Chương 6
Chuyển hoá vật chất và năng lượng,
Điều hoà thân nhiệt
6.1. Ý nghĩa của chuyển hoá vật chất và năng lượng
Chuyển hoá vật chất là tổng hợp của hai quá trình đồng hoá và dị hoá:
Sự đồng hoá: Các thức ăn lấy ở môi trường ngoài vào thường phải biến đổi tương đối phức
tạp mới thành chất riêng của tế bào.Tất cả quá trình biến đổi từ chất đơn giản được máu đưa tới
tế bào thành những chất hữu cơ phức tạp gọi là sự đồng hoá. Trong quá trình này tế bào phát
triển và tích trữ thêm năng lượng.
Sự dị hoá: Các chất tạo thành trong tế bào cũng luôn luôn phân giải thành những chất
đơn
giản hơn như CO
2
, urea và nhiều chất thải khác. Đồng thời năng lượng tiềm tàng
trong các
chất bị phân giải cũng được giải phóng thành nhiệt năng và các dạng năng
lượng khác cần
cho sự hoạt động của các cơ quan. Các quá trình phân giải vật chất phức tạp để giải phóng
năng lượng như thế gọi là sự dị hoá.
Đồng hoá và dị hoá luôn luôn được tiến hành song song với nhau theo hai chiều trái
ngược và liên hệ chặt chẽ với nhau: đồng hoá thì lấy những chất bên ngoài đưa vào cơ thể
để tạo thành chất hữu cơ đặc trưng, dị hoá thì thải những chất trong cơ thể ra ngoài thành
những chất đơn giản. Đồng hoá tích năng lượng vào cơ thể, dị hoá giải phóng năng lượng
ra. Cơ thể có đồng hoá mới bù được những chất đã phân giải trong lúc dị hoá.
Sự liên hệ giữa hai hiện tượng này chặt chẽ đến nỗi không thể xem là hai hiện tượng riêng
biệt mà như hai mặt của một quá trình duy nhất là chuyển hoá vật chất.
Chuyển hoá vật chất là biểu hiện của sự sống. Nhờ chuyển hoá vật chất mà sinh vật luôn
luôn lấy được chất mới làm cơ thể lớn lên và phát triển. Nếu sự chuyển hoá ngừng thì cơ thể
chết. Những chất mà cơ thể sống trao đổi với môi trường thuộc hai loại: loại cung cấp chất
kiến tạo lẫn năng lượng là protid, lipid và glucid; loại chỉ cung cấp chất kiến tạo là nước,
muối khoáng và vitamin.

- Trong các tổ chức, một phần nhỏ glucid do máu đưa đến được dùng để phóng thích
năng lượng. Nguồn trao đổi glucid ở tổ chức chủ yếu là glycogen. Lúc cơ làm việc, cơ
dùng dự trữ glycogen chứa ngay trong cơ. Chỉ khi nào dự trữ ấy hết, mới bắt đầu dùng
thẳng glucose do máu đưa đến (glucose được giải phóng từ glycogen trong gan). Lúc thôi
làm việc cơ lại tiếp tục tích trữ glycogen từ glucose của máu, gan lại thu nhận
monosaccharid từ ống tiêu hoá đưa lại, đồng thời phân huỷ protid và lipid để xây dựng lại
dự trữ glycogen của mình. Sự phân huỷ glucose trong cơ thể có thể xảy ra mà không cần
đến O
2
(phân huỷ thành a.lactic) hoặc có O
2
thành CO
2
và nước. Sự phân huỷ glucid
không cần O
2
, có acid phosphoric tham gia rất quan trọng đối với hoạt động của cơ. Nếu
trong thức ăn thiếu glucid thì cơ thể có thể chuyển hoá để tạo glucid từ protid và lipid.
6.2.1.2. Nhu cầu và ý nghĩa chuyển hoá của glucid
Trong các loại thức ăn thì glucid là nguồn năng lượng dễ kiếm và rẻ tiền nhất, lại được
hấp thu và tiêu hoá dễ dàng, với một khối lượng lớn. Khi cơ thể không có đủ glucid thì sự
oxy hoá quá nhiều mỡ để có năng lượng cho hoạt động sống sẽ làm sản sinh nhiều thể
ceton gây toan huyết. Khi không đủ glucid, cơ thể phân huỷ nhiều protein tổ chức, sinh ra
nhiều amoniac, độc đối với cơ thể. Một gam glucid khi được oxy hoá cho 4,1 kcalo.
6.2.1.3. Tóm tắt vài điểm về chuyển hoá glucid
- Giai đoạn I: Dị hoá polysaccharid thành glucose.
- Giai đoạn II: Dị hoá glucose đến acid pyruvic gọi là đường phân (yếm khí). Đường phân
bao gồm cả dị hoá glucose lẫn glycogen đến a. pyruvic.
Glucose được phosphoryl hoá (nhờ enzyme hexokinase) thành G-6-P, glycogen được
phân huỷ thành G-1-P rồi cũng thành G-6-P. Từ G-6-P trở xuống, dị hoá glucose và glycogen y

điều hoà đường huyết.
Các kích tố của tuyến nội tiết tác dụng lên nhiều khâu của chuyển hoá glucid.
Hormon của vỏ tuyến thượng thận (glucocorticoid) cũng có tác dụng làm tăng đường huyết.
Các glucocorticoid tác dụng theo hai cơ chế: giảm mức sử dụng glucose trong các mô và tăng
quá trình sinh đường mới. Glucagon - một hormon của tuyến tụy nội tiết cũng có tác dụng làm
tăng đường huyết giống như tác dụng của adrenalin. Các hormon khác
như ACTH, STH,
thyroxin cũng tham gia vào quá trình chuyển hoá glucid làm tăng lượng đường trong máu.
Tác dụng ngược lại các hormon kể trên là insulin - một hormon của tuyến tuỵ nội tiết.
Tác dụng của insulin là làm tăng tính thấm của màng tế bào đối với glucose, làm hoạt
hoá hexokinase và còn là yếu tố cảm ứng tổng hợp glucose, do đó đẩy nhanh quá trình
phosphoryl hoá, tăng chuyển hoá glucose trong tế bào và làm giảm đường huyết.
Gan có vai trò rất cơ bản trong việc duy trì mức đường huyết. Gan là nơi sinh glucose mới,
tức là glucose hình thành từ các chất không là glucid (chủ yếu là từ protein).
6.2.2 Chuyển hoá lipid
6.2.2.1.Chuyển hoá lipid trong cơ thể (hình 6.2)
ỐNG TIÊU HOÁ CÁC KHO DỰ TRỮ CHẤT BÉO
Tinh bột Glucose
Các acid béo
Chất béo Chất béo
Glyxerine
CÁC MÔ GAN
Glycogen Glycogen
CO
2
+ H
2
O Glucose
Hình 6.2. Sơ đồ chuyển hoá lipid
Nguồn lipid (mỡ) của cơ thể là lipid của thức ăn hấp thu ở ruột, ngoài ra còn một lượng lớn

cho thấy
acid acetic (từ mỡ) được gan dùng xây dựng glucose. Tuy vậy, con đường chuyển acid
béo thành glucose không rõ rệt, điều này giúp ta hiểu hiện tượng thông
thường là: cho
động vật (lợn) ăn nhiều glucid để thu hoạch mỡ, thì rõ ràng lợi hơn bất cứ cơ thể nào tiêu thụ
mỡ để cho ta glucid.
6.2.2.3. Sự phụ thuộc của chuyển hoá lipid đối với glucid
Muốn lipid được dị hoá hoàn toàn trong gan qua Acetyl CoA thì cần cung cấp đầy đủ
acid oxaloacetic để "xúc tác" cho chu trình Krebs. Lipid không thể cung cấp acid
oxaloacetic vì phản ứng acid pyruvic sang acid acetic không đảo ngược được. Vậy nguồn
chủ yếu cung cấp acid oxaloacetic là glucid qua a.pyruvic, ý kiến này được phát biểu rất
hình tượng là "mỡ cháy trên ngọn lửa của glucid". Như vậy giảm oxy hoá glucid ở gan
gây giảm oxy hoá hoàn toàn acetyl CoA, mà không gây giảm tốc độ sản xuất acetyl CoA,
hơn nữa sự sản xuất acetyl CoA lại tăng vì lúc này chỉ còn mỡ là nguồn năng lượng chủ
yếu. Những mảnh 2 carbon là acetyl CoA rất hoạt động đó không thể tích luỹ được mà
tập hợp thành acid acetoacetic CH
3
-CO-CH
2
-COOH gây ứ đọng các thể ceton.
Tóm lại, mỗi khi tỷ lệ sử dụng glucid so với sự dùng lipid trong gan bị giảm thấp như
trong bệnh đái tháo đường, khi nhịn đói v.v.. thì đưa đến bệnh ceton.
6.2.2.4. Nhu cầu và vai trò sinh lý của lipid
Lipid có giá trị năng lượng cao, 1g lipid oxy hoá cho 9,3 Kcal. Mỗi ngày người trưởng thành
cần khoảng 100g, khi lao động thể lực nặng nhọc cần đến 115- 165g lipid. Lớp mỡ dưới da
cũng là lớp cách nhiệt rất tốt giúp ta chống rét. Lipid còn có tác dụng nuôi dưỡng và tạo hình.
Mỡ tham gia cấu tạo cơ thể. Mỡ là dung môi hoà tan của nhiều sinh tố quan trọng như A, D, E,
K...
6.2.2.5. Điều hoà chuyển hoá lipid
Lipid trong cơ thể luôn được thay đổi do mỡ cũ bị chuyển hoá và mỡ mới được

Urê Glucose
Urê Glycogen
THẬN CÁC MÔ
Protid
Các acid amin
Glycogen
CO
2
+ H
2
O
Hình 6.3. Sơ đồ chuyển hoá protid
Nhờ phương pháp dùng acid amin đánh dấu bằng đồng vị
15
N, đã chứng minh được rằng
protid trong cơ thể luôn nhanh chóng bị phân huỷ và được tổng hợp lại.
- Nếu thức ăn chứa acid amin nhiều hơn lượng cần thiết để duy trì chất nguyên sinh,
các enzyme của gan sẽ tách nhóm amin khỏi các a.amin đó, nghĩa là xảy ra hiện tượng
khử amin (trong gan sẽ xảy ra hiện tượng khử amin). Các enzyme khác kết hợp nhóm
amin đã bị tách với khí CO
2
tạo thành urea là chất thải loại của trao đổi chất, urea sẽ
chuyển theo máu tới thận và thải ra ngoài cùng với nước tiểu. Khi cơ thể tăng mức oxy
hóa các acid amin để sản xuất năng lượng, mức urea máu sẽ tăng cao. Cắt bỏ gan trên
động vật, con vật sẽ chết vì trúng độc NH
3
. Thận hoạt động yếu cũng làm urea máu tăng
cao.
- Phần acid amin sau khi đã khử amin là những acid hữu cơ đơn giản gồm C, H, O
được

nitrogen thì cần
cung cấp một lượng tối thiểu protein hoặc acid amin tương đương, trong đó các acid amin theo
tỷ lệ thích hợp và có đủ các acid amin cần thiết.
6.2.3.4. Nhu cầu protein
Cơ thể cần protein ăn vào để sinh trưởng hoặc để duy trì trọng lượng và thành phần
protein của mình. Về giá trị nhiệt lượng, 1 gam protein cho 4,1kcalo. Một người ăn uống đầy
đủ một ngày thải ra 12 - 16 gam nitrogen tương đương với 74 - 90g protein (vì 1g N tương
đương 6,25g P). Khi nhịn đói hoàn toàn vẫn dị hóa protein và cơ thể vẫn thải N nhưng ngày
càng thải ít dần đi. Khi ăn chế độ có đủ nhiệt lượng, chỉ thiếu protein thì cơ thể cần dị hóa tối
thiểu lượng protein để tổng hợp các kích tố và các chất cần thiết khác (như creatin) nên phân
hủy ít protein, mỗi ngày chỉ thải 1,75 - 3,9g N tương đương 10 -
23g Protein. Nhu cầu sinh lý tối thiểu về protein là lượng protein nhỏ nhất đủ duy trì
thăng
bằng nitrogen trong điều kiện ăn chế độ đủ nhiệt lượng do có glucid và lipid. Định mức protein
hàng ngày đến nay vẫn chưa có ý kiến thống nhất. Người ta cho rằng trong điều kiện bình
thường, lượng protein cần thiết trong một ngày cho người trưởng thành là 1,5- 2,0g trên 1kg
thể trọng, còn trong điều kiện lao động thể lực nặng nhọc là 3,0- 3,5g trên 1kg thể trọng. Tăng
lượng protein trên 3,0- 3,5g trên 1kg thể trọng, sẽ gây rối loạn chức năng của hệ thần kinh,
của gan và của thận.
6.2.3.5. Điều hoà chuyển hoá protein
Phá huỷ một số nhân trong vùng dưới đồi có thể làm tăng mạnh quá trình bài xuất nitơ
theo nước tiểu, chứng tỏ có sự tăng phân giải protein trong cơ thể. Điều này nói lên rằng
có sự điều hoà chuyển hoá protein từ phía hệ thần kinh. Tuy nhiên chuyển hoá protein
được điều hoà chủ yếu bởi các hormon của các tuyến nội tiết. Insulin có tác dụng thúc
đẩy quá trình tổng hợp protein qua tăng cường vận chuyển acid amin vào tế bào, tăng
cường sử dụng glucose ở tế bào, nhờ đó tiết kiệm được sự sử dụng các acid amin trong
cung cấp năng lượng cho cơ thể. Khi thiếu insulin, sự tổng hợp protein hầu như bị ngừng
lại. Hormone tăng trưởng GH làm tăng tổng hợp protein trong tế bào, tăng tích trữ protein
trong mô. Testosteron và estrogen làm tăng tích trữ protein ở mô, đặc biệt là các protein
co cơ. Glucocorticoid làm giảm mạnh protein ở nhiều loại mô, huy động các acid amin

(PO
4
)
2
chỉ tạo thành khi có sinh tố D.
Thiếu sinh tố D trẻ con mắc bệnh còi xương.
Chuyển hoá calci còn cần kích tố cận giáp.
Nguồn cung cấp calci phong phú nhất là sữa và trứng, trong sữa ngoài Ca, còn có
P. Sữa rất thuận lợi cho sự xây dựng xương. Một số thực vật giàu calci như: xà lách, cà
rốt...Cơ thể mỗi ngày cần 1- 2g phospho. Phần lớn phospho vào cơ thể được phân bố ở mô
xương và mô cơ. Ca, P cũng bị thải ra theo mồ hôi, nước tiểu, phân.
b. Chuyển hoá Natri và Clo
Na và Cl vào cơ thể nhiều nhất ở dạng muối ăn NaCl.
Na ảnh hưởng đến sự lớn lên của cơ thể, trong thức ăn thiếu Na ít lâu, cơ thể sẽ
ngừng lớn. Cl
-
kết hợp với H
+
thành HCl của dịch vị. Thiếu muối ăn, dịch vị sẽ ít tiết
hoặc ngừng tiết hẳn. Nhu cầu trung bình 4 - 5g Na/ngày, tương ứng với 10-12,5g muối ăn
được đưa vào cơ thể. Da là nơi tích lũy Na, Cl. Na và Cl ra khỏi cơ thể theo nước tiểu và
mồ hôi. Na đào thải theo mồ hôi không nhiều, tuy nhiên khi nhiệt độ môi trường xung
quanh tăng lên, thì lượng natri mất theo mồ hôi rất lớn. Do đó khi nhiệt độ môi trường
xung quanh tăng cao, nên sử dụng dung dịch NaCl ưu trương để giảm tiết mồ hôi và giảm
mất nước cho cơ thể.
c. Chuyển hoá sắt