Đại cương trao đổi chất Khái niệm chung : 1.1 Định nghĩa trình trao đổi vật chất Mọi sinh vật tồn môi trường bao quanh Từ mơi trường này, sinh vật thu nhận nguyên liệu cần thiết để sinh trưởng phát triển, đồng thời thải môi trường chất cặn bã không cần thiết cho thể Q trình thu thải gọi q trình trao đổi vật chất thể sinh vật ngoại cảnh Quá trình trao đổi vật chất diễn không ngừng, từ lúc hợp tử đến lúc chết Triết học Macxit lấy trao đổi vật chất làm quan điểm để đánh giá sống Chính mà ăng-ghen tác phẩm "Phép biện chứng tự nhiệm viết: "Sự sống phương thức tồn thể protein với đặc điểm chủ yếu trình trao đổi vật chất liên tục với ngoại cảnh xung quanh Một trình trao đổi ngừng sống ngừng điều dẫn tới trạng thái tan rã thể protein" Quá trình trao đổi vật chất giới vơ sinh: Đây q trình dẫn tới trạng thái tan rã phân huỷ vật thể vô Ví dụ: Đá bị phong hố thành cát Sắ bị oxy hóa ngồi khơng khí thành gỉ sắt : Fe + O2 → Fe2O3 Cây bị mục nát - Quá trình trao đổi vật chất thể sống: Trái lại với trình trao đổi chất giới vơ sinh, q trình trao đổi chất giới sinh vật làm móng cho trì phát triển giống lồi Đấy q trình phức tạp, q trình có chọn lọc cải biên yếu tố ngoại cảnh Sự trao đổi vật chất thể sống bao gồm hai trình: đồng hố dị hố Đó q trình mâu thuẫn lại thống với 1.1.1 Q trình đồng hố (assimalative process) Sự đồng hố cải biến chất hấp thu sử dụng chất để tổng hợp nên cấu trúc tế bào nguyên liệu dự trữ Ở thể sinh vật lấy chất protein, lipid, glucid từ mơi trường bên ngồi (có tính đặc hiệu riêng lồi) qua q trình tiêu hoá biến thành phân tử đơn giản dễ hấp thu acid amin, acid béo, đường o se (khơng có tính đặc hiệu) Các đơn phân tử hấp thu đem tới mô bào tổng hợp thành chất protein, lipid, glucid đặc hiệu riêng cho thể Q trình diễn sau: 1.1.2 Q trình dị hố (Elimination) Đó q trình phân giải chất có sẵn đưa vào từ thức ăn protein, lipid, glucid thành chất đơn giản dần cấu trúc, nghèo dần dự trữ lượng tự cuối thành chất phế phẩm, chất cặn bã không cần thiết cho thể bị thải bên ngồi theo đường nước tiểu, phân, mồ hay thở Như vậy, đồng hóa dị hố hai trình tiến hành nội thể, mối mâu thuẫn thống trao đổi vật chất Hai q trình tiến hành song song, trái ngược hỗ trợ lẫn Thật vậy, q trình đồng hố tao thành phần thể có enzym xúc tác Có enzym phản ứng phân giải q trình dị hố tiến hành được, phản ứng tổng hợp thể cần đến lượng, mà số lượng q trình dị hố cung cấp Mối mâu thuẫn thống đồng hoá dị hố động thúc đẩy phát triển sinh vật Ở động vật non, mô bào phát triển mạnh, ta thấy q trình đồng hố chiếm ưu ngược lại Ở gia súc người trao đổi vật chất gồm giai đoạn: - Giai đoạn thứ (tiêu hoá): Phân giải thức ăn đường hố đến chất 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 tiết cặn bã 2 Nội đung trình trao đổi vật chất Nội dung trình trao đổi vật chất thay cũ đổi Để hiểu nội dung ta xét vấn đề: Vấn đề tạo hình - Vấn đề lượng 2.1 Vấn đề tạo hình Tạo hình trình tổng hợp nên chất có hoạt tính sinh học cao chất để xây dựng mô bào Quan trọng tổng hợp nên hệ thống protein - enzym Quá trình tổng hợp protein qua nhiều giai đoạn phức tạp mang tính chất đặc trưng rõ rệt cho sinh vật 2.2 Vấn đề lượng Tất hoạt động sống thể cần lượng Năng lượng sinh vật có nhiều dạng khác nhau: - Cơ hoạt động bắp thịt - Hoá phản ứng tổng hợp phân giải - Điện hoạt động thần linh - Năng lượng thẩm thấu trình hấp thu tiết Nguồn lượng sống lấy từ ánh sáng mặt trời nhờ diệp lục xanh (quá trình quang hợp) Ở thể, thông qua trình oxy hố chất hữu cơ: protein, lipid, glucid lượng giải phóng chúng tích luỹ vào chất mang lượng Chất mang lượng quan trọng phổ biến ATP (Adenosin triphosphat) Ngồi cịn có số chất mang lượng khác Creatin Phosphat (CP), Arginin-phosphat (ở số loài nhuyễn thể) Năng lượng dự trữ mạch cao lượng, mạch dễ dàng đứt để giải phóng lượng cung cấp cho hoạt động sống Để nhận xét cường độ trao đổi vật chất thể động vật lượng giải phóng ra, người ta thường đo nhiệt lượng thể toả quãng thời gian Dụng cụ đo buồng nhiệt kế Ngồi cịn có cách đo gián tiếp lượng oxy thu vào lượng CO2 thải quãng thời gian 3 Năng lượng dùng vào hoạt động sống 3.1 Năng lượng trao đổi Là số lượng tính Kilocalo (Kem) cần thiết cho thể động vật điều kiện định sau: - Cơ thể trạng thái n tĩnh tương đối - Khơng có thức ăn đường tiêu hoá (cách xa bữa ăn cuối 12 18 giờ) - Nhiệt độ mơi trường tối thích hợp 200C Đối Với người lượng trao đổi là: 500 - 700 Kcal/ngày Bò đực 15.000 Kcayngày Ngựa 18.000 Kcallngày Cừu đực 2.800 Kcayngày Con số không cố định mà thay đổi theo nhiều yếu tố như: tuổi, giống, giới tính, nhiệt độ khơng khí, áp suất, hoạt động hệ thống nội tiết 3.2 Thương sống hấp (hay gọi hệ sống hấp) RQ Hệ số hơ hấp (RQ) hệ số thán khí (CO2) thở o2 thu Vào Cơ thể thời gian qua đường hô hấp : RQ = CO2/O2 Thương số hô hấp khác phụ thuộc vào chất hữu đem oxy hoá cường độ oxy hoá chất Đối với glucid RQ = ta thấy: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + H2O Vậy : RQ = 6CO2/6O2 =1 Đối với Ví dụ : Mỡ trioleic : lipit : C57H104O6 + 80O2 → 57CO2 + 52H2O RQ = 57CO2/80O2 =0,71 - Đối với protein: RQ = 0,8 Sự chuyển hoá trung gian vật chất phương pháp nghiên cứu chuyển hố trung gian 4.1 Mục đích nghiên cứu chuyển hoá trung gian Nhiệm vụ cán chăn nuôi thú y nuôi dưỡng đàn gia súc để tạo nhiều sản phẩm cho xã hội, phát sớm bệnh tật phòng trị Muốn làm tết nhiệm vụ cán chăn nuôi thú y phải nắm vững phản ứng hoá học xảy thể Nếu thể bị rối loạn giai đoạn q trình chuyển hố trung gian vật chất, nguyên nhân bệnh Ví dụ: Insulin cần cho giai đoạn đầu chuyển hoá glucose, tuyến tụy hỏng insuhn tiết gây bệnh đái đường kèm theo số triệu chứng sinh hoá cụ thể Càng nắm chuyển hoá trung gian, khả cán chăn nuôi thú y (nhất thú y) nâng cao cơng tác phịng trị pha chế thuốc có hiệu cao 4.2 Các phương pháp nghiên cứu Cơ thể sống sinh vật, đặc biệt thể người động vật quý nơi để ta thực thí nghiệm mổ xẻ cách thô bạo Cho nên việc nghiên cứu chuyển hoá trung gian vật chất thể sống khó khăn Hiện người ta thường dùng phương pháp để nghiên cứu chuyển hoá trung gian vật chất * Phương pháp lát cắt chiết xuất Muốn biết hoạt động trao đổi chất loại mơ bào quan người ta dùng lát cắt mỏng mô tươi nuôi điều kiện thích hợp dùng hẳn quan phân lập khỏi thể ngâm vào nước sinh lý Ví dụ: Cắt gan ni cấy dung dịch đặc biệt theo dõi tổng hợp urê, tổng hợp enzym chiết xuất enzym tổng hợp theo dõi hoạt động * Phương pháp nghiên cứu sản phẩm cuối Trong trình trao đổi vật chất tạo sản phẩm đặc trưng cuối tiết ngồi Vì định lượng, định tính sản phẩm cuối nước tiểu, mồ hôi, thở, phân giúp ta hiểu q trình chuyển hố vật chất thể * Phương pháp dùng đồng vị phóng xạ (Phương pháp nguyên tử đánh dấu) Chất đồng vị phóng xạ chất proton điện tử, nguồn khác Nhiều chất đồng vị dùng rộng rãi lĩnh vực sinh hoá học đem lại thành tựu rực rỡ như: 15 Deuterium (Đ), Nitơ nặng (N ), carbon 13 32 nặng (C ), Phospho (P ), Lưu huỳnh (S35), mớ (I131), sắt (Fe59) Ưu điểm phương pháp nguyên tử đánh dấu chỗ cho phép ta hiểu q trình hố học thể động vật mà không cần gây rối loạn sinh lý cho chúng  ... sắt : Fe + O2 → Fe2O3 Cây bị mục nát - Quá trình trao đổi vật chất thể sống: Trái lại với q trình trao đổi chất giới vơ sinh, trình trao đổi chất giới sinh vật làm móng cho trì phát triển giống... điểm chủ yếu trình trao đổi vật chất liên tục với ngoại cảnh xung quanh Một q trình trao đổi ngừng sống ngừng điều dẫn tới trạng thái tan rã thể protein" Quá trình trao đổi vật chất giới vơ sinh:... đung trình trao đổi vật chất Nội dung trình trao đổi vật chất thay cũ đổi Để hiểu nội dung ta xét vấn đề: Vấn đề tạo hình - Vấn đề lượng 2.1 Vấn đề tạo hình Tạo hình q trình tổng hợp nên chất có