Quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong sinh giới:

- Năng lượng ánh sáng được các sinh vật sản xuất hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng hóa học tích lũy trong các hợp chất hữu cơ.

- Hợp chất hữu cơ được chính các sinh vật tự dưỡng sử dụng cho các hoạt động sống, đồng thời cũng là nguồn cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho hoạt động sống của các sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân giải thông qua chuỗi thức ăn.

→ Từ quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong sinh giới, một phần năng lượng được các sinh vật dự trữ, một phần sử dụng cho các hoạt động sống và lượng lớn được giải phóng trở lại môi trường dưới dạng nhiệt.

Quá trình chuyển hóa năng lượng trong sinh giới bao gồm ba giai đoạn: tổng hợp, phân giải và huy động năng lượng.

- Giai đoạn tổng hợp: Sinh vật quang tự dưỡng chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học tích lũy trong các chất hữu cơ.

- Giai đoạn phân giải: Trong cơ thể sinh vật, quá trình phân giải làm biến đổi các chất hữu cơ lớn thành các phân tử nhỏ hơn, đồng thời, hóa năng tích lũy trong các chất hữu cơ lớn chuyển sang hóa năng dễ chuyển đổi và sử dụng trong ATP.

- Giai đoạn huy động năng lượng: Các liên kết giữa các gốc phosphate trong phân tử ATP sẽ bị phá vỡ, giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của sinh vật. Một lượng lớn năng lượng trong các giai đoạn được giải phóng dưới dạng nhiệt tỏa ra môi trường.

Một số đặc điểm của sinh vật tự dưỡng và sinh vật dị dưỡng:

Ở sinh vật đa bào, trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cấp cơ thể có mối quan hệ mật thiết với nhau:

- Cơ thể lấy chất dinh dưỡng và năng lượng từ môi trường thông qua các cơ quan chuyên biệt. Chất dinh dưỡng được cơ thể lấy vào được sử dụng trực tiếp hoặc biến đổi thành chất khác trước khi sử dụng và vận chuyển đến từng tới tế bào.

- Tế bào sử dụng nguyên liệu thu nhận được để thực hiện quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp độ tế bào giúp tổng hợp các chất hữu cơ tham gia kiến tạo cơ thể; dự trữ năng lượng hoặc phân giải cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống khác của tế bào và cơ thể.

- Các chất không được tế bào và cơ thể sử dụng sẽ được đào thải ra ngoài môi trường qua các cơ quan chuyên biệt.

- Quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng được điều hòa dựa trên nhu cầu của cơ thể thông qua hormone (ở cả động vật và thực vật) hoặc hệ thần kinh (ở động vật).

→ Như vậy, quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cấp cơ thể không diễn ra riêng biệt mà có mối quan hệ mật thiết với nhau, cấp độ này là tiền đề của cấp độ kia và ngược lại.

- Vai trò của trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng đối với sinh vật:

+ Cung cấp nguyên liệu để kiến tạo cơ thể.

+ Cung cấp năng lượng để thực hiện các hoạt động sống của cơ thể.

+ Đào thải các chất không cần thiết cho cơ thể ra môi trường ngoài.

- Ví dụ: Cơ thể người lấy từ môi trường O₂, nước và thức ăn; chuyển hóa chúng thành sinh khối kiến tạo cơ thể và năng lượng tích lũy dưới dạng ATP để cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể; trả lại môi trường khí CO₂ và các chất thải khác; một phần năng lượng trả lại môi trường dưới dạng nhiệt.