TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG CỦA CƠ THỂ SỐNG
1. Trao đổi chất và năng lượng la` điều kiện tồn tại, phát triển của cơ
thể sống
Trao đổi chất và năng lượng la` đặc trưng cơ bản của sự sống. Nhờ có trao
đổi chất thường xuyên với môi trường bên ngoài, sinh vật mới tồn tại, phát
triển, sinh sản và thực hiện được mọi hoạt động sống.
Sinh vật lấy thức ăn từ môi trường vào cơ thể để bu` đắp, thay thế các tế
bào chất, vật chất bị phân huỷ, xây dựng các tế bào mới đảm bảo cho cơ thể
sinh trưởng và phát triển; đồng thời tạo ra năng lượng cần thiết cho mọi hoạt
động sống của cơ thể.
Nếu sự trao đổi chất ngừng tiếp diễn thì sinh vật cũng không tồn tại được
nữa.

2. Sự trao đổi chất qua màng tế bào
Sự trao đổi chất giữa tế bào và môi trường được thực hiện qua màng tế bào
theo các cơ chế sau:
* Khuếch tán dựa vào sự chênh lệch nồng độ giữa các chất ở hai bên màng
tế bào gồm:
- Thẩm thấu là sự khuếch tán của các phân tử dung môi.
- Thẩm tách là sự khuếch tán của các chất tan
* Hoạt tải qua màng tế bào
Màng tế bào sống có thể chủ động hấp thụ hoặc thải một số chất theo nhu
cầu của tế bào hoặc của cơ thể ngược với sự khuếch tán lý học. Đó là khả
năng hoạt tải của màng tế bào nhờ có các thể tải hoặc chất mang và cần năng
lượng.
* Ngoài ra, những chất có kích thước lớn có thể được trao đổi qua màng tế
bào theo cơ chế thực bào hoặc ẩm bào.


Zn
++
, Cu
++
,
Các chất tham gia phản ứng, chịu tác dụng của enzim gọi là cơ chất.
Cơ chế hoạt động của enzim: thoạt đầu, enzim liên kết với cơ chất để tạo
thành một hợp chất trung gian gọi là “enzim – cơ chất”. Cuối phản ứng, hợp
chất đó sẽ cho phân huỷ để cho sản phẩm của phản ứng và giải phóng enzim
nguyên vẹn. Enzim được giải phóng lại có thể xúc tác phản ứng trên cơ chất
mới.
Đặc tính của enzim la` đẩy mạnh tốc độ phản ứng, có hoạt tính cao và có
tính chuyên hoá cao.

5. Các phương thức trao đổi chất và năng lượng của sinh vật
Toàn bộ sinh giới được chia thành hai nhóm chính: sinh vật tự dưỡng và
sinh vật dị dưỡng.
a) Sinh vật tự dưỡng: gồm tất cả cây xanh, một số vi khuẩn và tảo có khả
năng sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời hoặc năng lượng từ các phản
ứng hoá học tạo ra để tổng hợp các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể từ các
chất vô cơ đơn giản
Năng lượng sử dụng trong quá trình tổng hợp là năng lượng ánh sáng mặt
trời (quang năng) nhờ có chất diệp lục (cây xanh ) hoặc năng lượng được
tạo ra từ các phản ứng hoá học (hoá năng) do một số vi khuẩn thực hiện.
Sinh vật tự dưỡng được chia làm 2 nhóm. Đó là:
- Nhóm sinh vật quang tổng hợp: cây xanh, vi khuẩn lam và tảo.
- Nhóm sinh vật hoá tổng hợp: một số vi khuẩn.
b) Sinh vật dị dưỡng: gồm tất cả động vật, một số nấm, virut và phần lớn vi
khuẩn.
Chúng không có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể

O và 6 phân tử CO
2
.
Quá trình quang hợp gồm 2 chuỗi phản ứng: phản ứng sáng, xảy ra trong
grana và phản ứng tối, xảy ra trong strôma.
a) Chuỗi phản ứng sáng (cần ánh sáng và nước)
Năng lượng ánh sáng làm một số điện tử của diệp lục bị bật ra khỏi quĩ
đạo quen thuộc, để bắt đầu một chuỗi di chuyển qua một loạt chất truyền
điện tử. Sự di chuyển đó sẽ tạo thế năng. Một phần thế năng được dùng để
tổng hợp các phân tử ATP (ađenozin triphophat).
Các điện tử bị bật ra khỏi diệp lục một cách liên tục, được lần lượt thay thế
bằng các điện tử lấy từ nước đã bị ánh sáng “quang phân”.
b) Chuỗi phản ứng tối ( cần khí CO
2
)
Đó là các “phản ứng enzim” nhằm sử dụng năng lượngdo ATP cung cấp
để tổng hợp glucô (hoặc tinh bột) từ CO
2
lấy trong khí trời qua một chu trình
gọi là “chu trình Canvin”.

7. Hoá tổng hợp
Cũng như quang tổng hợp, hoá tổng hợp là quá trình tổng hợp các chất
hữu cơ cần thiết cho cơ thể của các sinh vật tự dưỡng từ các chất vô cơ đơn
giản ở môi trường xung quanh.
Tuy nhiên, năng lượng sử dụng trong quang tổng hợp là do cây xanh (có
diệp lục) lấy từ ánh sáng. Còn năng lượng sử dụng trong hoá tổng hợp lại do
các phản ứng hoá học tạo ra ở một số loại vi khuẩn.
Ví dụ:
- Các vi khuẩn nitrit hoá, như vi khuẩn Nitrôzômônat, ôxi hoá amôniac

để tạo glucôzơ từ CO
2
. Chẳng hạn, ở vi khuẩn lưu huỳnh:
12H
2
S + 6CO
2
 C
6
H
12
O
6
+ 6H
2
O + 12S

8. Hô hấp và lên men
Hô hấp là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ (chủ yếu là glucôzơ) để
giải phóng năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể sinh vật.
Chuỗi phản ứng phức tạp của hô hấp có thể tóm tắt trong phản ứng:
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
 6CO

H
5
OH + 25kcal
(glucôzơ) (rượu)
Cũng trong điều kiện yếm khí, một nhóm vi sinh vật khác có thể chuyển
hoá glucôzơ thành 2 phân tử axit lactic và giải phóng 38 kcal:
C
6
H
12
O
6
 2C
3
H
6
O
3
+ 38kcal
(glucôzơ) (axit lactic)
Trong các trường hợp trên, năng lượng thu được chỉ bằng 1/20 so với khi
ôxi hoá đường.