為何在原核生物中光能獲取和碳固定系統可以分開運行？
因為紫細菌和綠菌無論在碳固定或是在有機物酵解之時，都可以利用陽光作為能量來源
基因表現是用基因中的資訊來合成基因產物的過程。產物通常是蛋白質，但對於非蛋白質編碼基因，如轉運RNA和小核RNA，產物則是RNA。所有已知生物都通過基因表現來生成生命所需的高分子物質。基因表現的過程可分為轉錄、RNA剪接、轉譯、蛋白質的轉譯後修飾這幾步。基因表現調控控制細胞的結構與功能，同時也是細胞分化、形態發生及生物體的多功能性和適應性的基礎。不同的時間、不同的環境，以及不同部位的細胞，或是基因在細胞中的含量差異，皆可能使基因產生不同的表現。基因調節也可以作為進化變化的受質，因為基因表現的時間，位置和數量的控制可以對基因在細胞或多細胞生物體中的功能具有深遠的影響。在遺傳學中，基因表現是基因型產生表型的最基本的層次。
化能無機營養是一種發現於一些原核生物中的代謝類型，這些原核生物通過氧化無機物來獲得能量。它們能夠利用氫氣、還原性的含硫化合物、二價鐵化合物或氨作為還原能的來源；這些還原性物質氧化過程的電子受體常常為氧氣或亞硝酸鹽。這些進程對於整體的生物地質化學循環，如乙酸生成作用以及硝化和反硝化作用都很重要，並且對土壤的肥沃十分關鍵。太陽光中的能量可以被植物、藍藻、紫細菌、綠菌和一些原生生物所捕獲。這一獲取光能的進程常常與二氧化碳轉化為有機物相偶聯，成為光合作用的一部分。光能獲取和碳固定系統在原核生物中卻能夠分開運行的，因為紫細菌和綠菌無論在碳固定或是在有機物酵解之時，都可以利用陽光作為能量來源。
代謝調控可分為多個層次。在自身調節中，代謝途徑可以自調節以對受質或產物水平的變化做出反應；例如，產物量降低可以引起途徑通量的增加，從而使產物量得到補償。這種類型的調節包含對於途徑中多個酶的活性的變構調節。多細胞生物中，細胞在接收到來自其他細胞的信號後作出反應來改變它的代謝情況，而這就屬於外部調控。這些信號通常是通過可溶性分子來傳遞的，如激素和生長因子，它們能夠特異性地與細胞表面特定的受體分子結合。在與受體結合之後，信號就會通過第二信使系統被傳遞到細胞內部，此過程中通常含有蛋白質的磷酸化。由胰島素調節的葡萄糖代謝是一個研究得比較透徹的外部調控的例子。機體合成胰島素是用於對血液中葡萄糖水平的升高做出反應。胰島素與細胞表面的胰島素受體結合，然後活化一系列蛋白激酶級聯反應，使細胞能夠攝入葡萄糖並將其轉化為能量儲存分子，如脂肪酸和肝糖。肝糖的代謝是由磷酸化酶和肝糖合酶來控制的，前者可以降解肝糖，而後者可以合成肝糖。這些酶是相互調控的：磷酸化作用可以抑制肝糖合酶的活性，卻活化磷酸化酶的活性。胰島素通過活化蛋白磷酸酶而降低酶的磷酸化，從而使肝糖得以合成。
光合作用是利用陽光、二氧化碳和水來合成醣類並釋放出氧氣的過程。在光合型原核生物中，碳固定的機制只見差異性更大。此外，原核的化能自營菌也可以通過卡爾文-本森循環來固定二氧化碳，但卻使用來自無機化合物的能量來驅動反應。醣類的合成代謝中，簡單的有機酸可以被轉化為單醣，然後單醣再聚合在一起形成多醣。從包括丙酮酸鹽、乳酸鹽、甘油、3-磷酸甘油酸和胺基酸在內的化合物來生成葡萄糖的過程被稱為葡萄糖新生。葡萄糖新生將丙酮酸鹽通過一系列的中間物轉化為葡萄糖-6-磷酸，其中的許多中間物可以與糖解過程共享。然而，葡萄糖新生過程不是簡單的糖解過程的逆反應，其中多個步驟是由不在糖解中發揮作用的酶來催化的。這樣就使得葡萄糖的合成和分解可以被分別調控，以防止這兩個途徑進入無效循環。