Sinh học tế bào ( phần 19 )
Đại cương về trao đổi chất
1. Khái niệm chung :
1.1. Định nghĩa về quá trình trao đổi vật chất
Mọi sinh vật đều tồn tại trong môi trường bao quanh nó. Từ môi trường
này, có thể sinh vật sẽ thu nhận các nguyên liệu cần thiết để sinh trưởng
và phát triển, đồng thời thải ra môi trường những chất cặn bã không cần
thiết cho cơ thể.
Quá trình thu và thải đó gọi là quá trình trao đổi vật chất giữa cơ thể sinh
vật và ngoại cảnh.
Quá trình trao đổi vật chất diễn ra không ngừng, từ lúc là một hợp tử đến
lúc chết.
Triết học Macxit đã lấy trao đổi vật chất làm quan điểm cơ bản để đánh
giá sự sống. Chính vì thế mà ăng-ghen trong tác phẩm "Phép biện chứng
tự nhiệm đã viết: "Sự sống là phương thức tồn tại của những thể protein
với đặc điểm chủ yếu là quá trình trao đổi vật chất liên tục với ngoại cảnh
xung quanh. Một khi quá trình trao đổi đó ngừng thì sự sống cũng ngừng
và điều này dẫn tới trạng thái tan rã của những thể protein".
Quá trình trao đổi vật chất ở thế giới vô sinh:
Đây là quá trình dẫn tới trạng thái tan rã phân huỷ các vật thể vô cơ.
Ví dụ: Đá bị phong hoá thành cát.
Sắ bị oxy hóa ngoài không khí thành gỉ sắt : Fe + O2 → Fe2O3
Cây lá bị mục nát
- Quá trình trao đổi vật chất ở cơ thể sống:
Trái lại với quá trình trao đổi chất ở thế giới vô sinh, quá trình trao đổi
chất ở thế giới sinh vật là làm nền móng cho sự duy trì phát triển giống
loài. Đấy là một quá trình phức tạp, một quá trình có chọn lọc và cải biên
các yếu tố ngoại cảnh.
Sự trao đổi vật chất ở cơ thể sống bao gồm hai quá trình: đồng hoá và dị
hoá. Đó là 2 quá trình mâu thuẫn nhau nhưng lại thống nhất với nhau.
1.1.1. Quá trình đồng hoá (assimalative process)

- Giai đoạn thứ nhất (tiêu hoá): Phân giải thức ăn ở đường hoá đến các
chất có thể hấp thu được: acid amin, đường, acid béo.
- Giai đoạn thứ hai (hấp thu): Bước chuyển hoá trung gian.
- Giai đoạn thứ ba: Tổng hợp và bài tiết cặn bã.
2. Nội đung của quá trình trao đổi vật chất
Nội dung của quá trình trao đổi vật chất là thay cũ đổi mới. Để hiểu được
nội dung này ta xét 2 vấn đề: Vấn đề tạo hình.
- Vấn đề năng lượng.
2.1. Vấn đề tạo hình
Tạo hình là quá trình tổng hợp nên các chất có hoạt tính sinh học cao và
các chất để xây dựng mô bào. Quan trọng nhất là tổng hợp nên hệ thống
protein - enzym. Quá trình tổng hợp protein qua nhiều giai đoạn phức tạp
và mang tính chất đặc trưng rõ rệt cho từng sinh vật.
2.2. Vấn đề năng lượng
Tất cả các hoạt động sống của cơ thể cần năng lượng. Năng lượng sinh
vật có nhiều dạng khác nhau:
- Cơ năng của các hoạt động bắp thịt.
- Hoá năng của các phản ứng tổng hợp và phân giải.
- Điện năng của các hoạt động thần linh.
- Năng lượng thẩm thấu của các quá trình hấp thu và bài tiết.
Nguồn năng lượng của sự sống được lấy từ ánh sáng mặt trời nhờ diệp
lục của cây xanh (quá trình quang hợp).
Ở trong cơ thể, thông qua các quá trình oxy hoá các chất hữu cơ: protein,
lipid, glucid năng lượng được giải phóng và chúng được tích luỹ vào
các chất mang năng lượng. Chất mang năng lượng quan trọng nhất và phổ
biến nhất là ATP (Adenosin triphosphat). Ngoài ra còn có một số chất
mang năng lượng khác như Creatin Phosphat (CP), Arginin-phosphat (ở
một số loài nhuyễn thể).
Năng lượng được dự trữ trong những mạch cao năng lượng, những mạch
đó dễ dàng đứt ra để giải phóng năng lượng cung cấp cho hoạt động sống.

O
6
+ 6O
2
→ 6CO
2
+ 6 H
2
O
Vậy : RQ = 6CO
2
/6O
2
=1
- Đối với lipit :
Ví dụ : Mỡ trioleic :
C
57
H
104
O
6
+ 80O
2
→ 57CO
2
+ 52H
2
O
RQ = 57CO

Ví dụ: Cắt gan nuôi cấy trong dung dịch đặc biệt theo dõi sự tổng hợp
urê, tổng hợp enzym và chiết xuất enzym đã được tổng hợp rồi theo dõi
sự hoạt động của nó.
* Phương pháp nghiên cứu sản phẩm cuối cùng
Trong quá trình trao đổi vật chất đều tạo ra sản phẩm đặc trưng và cuối
cùng được bài tiết ra ngoài. Vì vậy định lượng, định tính các sản phẩm
cuối cùng trong nước tiểu, mồ hôi, hơi thở, phân giúp ta hiểu được các
quá trình chuyển hoá vật chất trong cơ thể.
* Phương pháp dùng các đồng vị phóng xạ (Phương pháp nguyên tử
đánh dấu)
Chất đồng vị phóng xạ là chất cùng proton và điện tử, nhưng nguồn khác
nhau. Nhiều chất đồng vị đã được dùng rộng rãi trong lĩnh vực sinh hoá
học và đã đem lại những thành tựu rực rỡ như: Deuterium (Đ), Nitơ nặng
(N
15
), carbon nặng (C
13
), Phospho (P
32
), Lưu huỳnh (S
35
), mớ (I
131
), sắt
(Fe
59
)
Ưu điểm của phương pháp nguyên tử đánh dấu chính là ở chỗ nó cho
phép ta hiểu các quá trình hoá học của cơ thể động vật mà không cần gây
những rối loạn sinh lý cho chúng.