II. Họat động sinh lý hệ hụ hấp 2.1 Hoạt động hụ hấp
1. Quỏ trỡnh trao đổi năng lƣợng và chất bột đƣờng Đặc điểm về trao đổi chất
1.1. Đặc điểm về trao đổi chất
Trao đổi chất là quỏ trỡnh cơ thể sinh vật lấy một số chất từ mụi trường bờn ngoài vào, biến đổi chỳng thành sinh chất đặc trưng của mỡnh, nhằm bảo đảm cho cơ thể sinh trưởng và phỏt triển, đồng thời thải ra mụi trường những chất cặn bó.
Như vậy ta cú thể hiểu trao đổi chất bao gồm hai quỏ trỡnh cơ bản, đú là đồng hoỏ và dị hoỏ.
* Đồng hoỏ là quỏ trỡnh biến đổi những chất được đưa từ mụi trường bờn ngoài vào, tổng hợp chỳng thành những chất sống đặc trưng của cơ thể và tớch lũy năng lượng. Ta cũng cú thể hiểu đồng hoỏ là quỏ trỡnh hoỏ học mà ở đú cỏc chất đơn giản liờn kết với nhau thành những chất phức tạp, dẫn tới sự tớch lũy năng lượng, cấu tạo sinh chất mới và sinh trưởng.
Động vật và người ăn cỏc thức ăn hữu cơ bao gồm gluxit, protit, lipid từ cỏc nguồn thức ăn khỏc nhau như thức ăn thực vật, thức ăn động vật,... và biến đổi chỳng thành cỏc chất hữu cơ đặc trưng của mỡnh cũng gồm gluxit, protit, lipid. Quỏ trỡnh này chủ yếu là cỏc phản ứng tổng hợp, đú là những phản ứng thu năng lượng.
* Dị hoỏ là quỏ trỡnh phõn giải cỏc chất hữu cơ trong cơ thể và giải phúng năng lượng cung cấp cho cỏc hoạt động sống. Ta cũng cú thể hiểu dị hoỏ là sự phõn giải cỏc chất phức tạp, dẫn tới sự giải phúng năng lượng và tiờu dần sinh chất, nhằm sử dụng năng lượng để sinh ra cụng, tổng hợp cỏc chất khỏc và cung cấp cho hoạt động sống.
Đồng hoỏ và dị hoỏ là hai quỏ trỡnh đối lập nhưng thống nhất với nhau trong quỏ trỡnh trao đổi chất của cơ thể sống. Trong mỗi tế bào, tổ chức, hai quỏ trỡnh này xẩy ra đồng thời và liờn quan mật thiết với nhau. Cỏc chất được tổng hợp trong quỏ trỡnh đồng hoỏ là nguyờn liệu cho dị hoỏ sử dụng, cũn dị hoỏ giải phúng năng lượng lại được sử dụng để tổng hợp cỏc chất, đồng thời cỏc sản phẩm trung gian của dị hoỏ cũng là nguyờn liệu cho sự tổng hợp cỏc chất hữu cơ cho cơ thể.
94
- Đưa cỏc chất từ bờn ngoài vào cơ thể và biến đổi chỳng thành cỏc sản phẩm cú thể hấp thu được.
- Trao đổi trung gian cỏc chất trong cơ thể để tạo thành chất đặc thự cho từng cơ thể, cũng như để thực hiện cỏc quỏ trỡnh của hoạt động sống.
- Bài tiết cỏc sản phẩm trao đổi (chất cặn bó) ra ngồi cơ thể.
1.2. Đặc điểm sự trao đổi năng lƣợng trong cơ thể sống
Cựng với sự trao đổi chất, sự trao đổi năng lượng là bản chất của cỏc hoạt động sống của mọi sinh vật. Hai quỏ trỡnh trao đổi chất và trao đổi năng lượng cú mối quan hệ chặt chẽ với nhau, nhằm bảo đảm cho sinh vật sinh trưởng và phỏt triển.
Cơ thể sống thực hiện quỏ trỡnh dị húa trong tế bào của chỳng thụng qua quỏ trỡnh hụ hấp, từ đõy năng lượng được chuyển từ dạng dự trữ tiềm tàng khú sử dụng, sang dạng hoạt hoỏ dễ sử dụng.
Sự hụ hấp xẩy ra trong một cơ thể sống khỏc với sự đốt chỏy cỏc chất ở bờn ngoài về cơ bản, mặc dầu về năng lượng giải phúng cuối cựng cú thể tương đương nhau.
Vớ dụ, khi đốt chỏy hoàn toàn một phõn tử gam glucose ta thu được 674 Kcal, cũng tương đương với lượng nhiệt thu được khi oxi hoỏ xẩy ra trong cơ thể sống, nhưng cú sai khỏc cơ bản ở cỏch thức giải phúng và biến đổi năng lượng, cụ thể là:
- Trong cơ thể sống năng lượng do hụ hấp tạo ra chỉ một ớt bị mất ở dạng toả nhiệt, phần lớn nhiệt cũn lại được tớch lũy dưới dạng cỏc hợp chất hữu cơ giàu năng lượng trong tổ chức và chỳng cú thể được sử dụng trực tiếp khụng cần qua biến đổi trung gian.
- Sự giải phúng năng lượng trong hụ hấp khụng xẩy ra liờn tục một lỳc và ồ ạt, mà nú được giải phúng từ từ, từng lỳc theo từng bậc thang biến đổi của cỏc hợp chất hữu cơ. Nhờ đú mà cơ thể vừa cú thể sử dụng, vừa cú thể tớch lũy lại năng lượng do sự ụxi húa tạo ra, lại khụng làm thõn nhiệt tăng nhanh, cao đột ngột.
- Trong cơ thể sống tồn tại hai hệ enzim là hệ chuyển hoỏ năng lượng điện tử (giỳp tạo ra năng lượng) và hệ thực hiện cơ chế dự trữ, tớch lũy năng lượng (giỳp dự trữ năng lượng).
1.3. Sự trao đổi gluxit
* Giỏ trị sinh học của gluxit
Gluxit hay cũn gọi là đường, là thành phần chớnh của thực vật (khoảng 80 - 90% khối lượng khụ của thực vật), nhưng với động vật gluxit chỉ chiếm khoảng 2% khối lượng khụ, nhưng lại cú vai trũ hết sức quan trọng.
95
tạo năng lượng (gluxit bảo đảm 60% năng lượng cho hoạt động sống), và cũn vỡ nú là loại dễ huy động và trực tiếp tham gia vào quỏ trỡnh ụxi hoỏ cho năng lượng, thớch hợp trong trường hợp cần huy động nhanh năng lượng.
Gluxit tham gia trong cấu trỳc của một số cơ quan, bộ phận trong tế bào và mụ như: xenlulose, peptidoglican, pentose v.v..
Trong mỏu của người cũng như động vật luụn cú một lượng glucose tương đối ổn định. Vớ dụ lượng glucose trong người mỏu dao động từ 0,1 - 0,12%, nếu tỷ lệ này giảm cũn 0,04% mà giảm nhanh thỡ sẽ làm cho cỏc tế bào nóo thiếu glucose lỳc này cơ thể sẽ bị mờ man bất tỉnh, lờn cơn co giật, cú thể chết nếu khụng bổ sung kịp glucose. Nếu glucose giảm từ từ thỡ cơ thể sẽ cú cảm giỏc đúi cồn cào, run rẩy, mồ hụi tiết ra, hoa mắt, mệt mỏi, do lỳc này thần kinh phú giao cảm bị kớch thớch mạnh. Nếu lượng glucose nhiều trong mỏu thỡ sẽ bị thải ra ngoài qua đường nước tiểu ta gọi hiện tượng đú là ―tiểu đường‖;
Glucose cú thể biến thành nguồn mỡ dự trữ hay glycozen dự trữ cho cơ thể như ở gan cú 6 - 7% glycozen, cơ cú 0,7% (toàn bộ lượng glycozen của cơ người khoảng
200 - 300g).
* Nguồn thu nhập
Gluxit cú trong cơ thể đều được thu nhập chủ yếu từ cỏc dạng tinh bột, đường trỏi cõy, đường sữa, xenlulose (với động vật ăn cỏ), từ cỏc thức ăn cú đường, rượu, vitamin C v.v..
* Sự chuyển hoỏ gluxit
Gluxit khi vào cơ thể hầu như đều biến đổi thành glucose và một vài dạng đường đơn, riờng với động vật cú dạ dày kộp nhờ cú hệ vi sinh vật dạ cỏ phõn giải mà chỳng được biến đổi thành axit axetic, propionic, ụlờic là những axit bộo dễ bay hơi (cỏc axit bộo này cú thể cung cấp 40 - 60% năng lượng cho hoạt động sống của loài đú).
Sau khi được vào mỏu chỳng sẽ được chuyển tới gan, tại gan chỳng đều được biến thành đường glucose. Nếu lượng đường trong mỏu chưa đủ tỷ lệ, glucose lại được đưa vào mỏu để bổ sung, nhưng nếu đó đủ thỡ gan sẽ biến glucose thành glycozen hoặc là để lại ở gan hoặc là đưa tới cơ dự trữ ở đú, khi cần lại huy động để biến đổi thành glucose và sau đú cú thể phõn giải thành năng lượng ( quỏ trỡnh biến từ glucose thành glycozen và ngược lại chỉ xẩy ra ở gan).an cũn là nơi thực hiện quỏ trỡnh tổng hợp glucose từ cỏc nguyờn liệu phi protit, đồng thời cũn là nơi thực hiện quỏ trỡnh biến glucose thành mỡ dự trữ hay ngược lại biến mỡ dự trữ thành glucose, tựy theo lượng glucose cú ở gan và nhu cầu của cơ thể. Ngoài ra glucose nhờ gan cũng cú thể tổng hợp được một
96
số axit amin (là những axit amin mà cơ thể cú thể tổng hợp được ngoài 10 loại khụng thay thế).