– Vai trò:

+ Cung cấp: nguyên liệu cấu tạo nên cơ thể, năng lượng cho các hoạt động sống.

+ Bài tiết các chất thải, chất dư thừa, chất độc hại.

– Dấu hiệu

+ Tiếp nhận các chất từ môi trường và vận chuyển các chất như: Ở động vật có xương sống, thức ăn và nước uống được đưa vào hệ tiêu hoá, O2 được hấp thụ nhờ hệ hô hấp và các chất dinh dưỡng được vận chuyển đến tế bào bằng hệ tuần hoàn. Thực vật, lá hấp thụ khí CO₂, nước và muối khoáng, sử dụng năng lượng ánh sáng để quang hợp, và các chất hữu cơ được vận chuyển đến các bộ phận khác nhau của cây bằng mạch rây.

Hình 1. Qúa trình trao đổi khí ở thực vật

+ Biến đổi các chất kèm theo chuyển hóa năng lượng ở tế bào

+ Thải các chất vào môi trường

+ Điều hòa: Quá trình trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu của cơ thể thông qua hệ thần kinh hoặc hormone.

– Các giai đoạn chuyển hóa năng lượng trong sinh giới

+ Giai đoạn tổng hợp

+ Giai đoạn phân giải

+ Huy động năng lượng

– Phương thức 

+ Tự dưỡng: Tổng hợp chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể từ các chất vô cơ

+ Dị dưỡng: là phương thức sinh vật lấy chất hữu cơ trực tiếp từ sinh vật tự dưỡng hoặc động vật khác để tích lũy và sử dụng cho mọi hoạt động sống.

a. Trao đổi nước và khoáng ở thực vật

– Con đường hấp thụ ở rễ: Lông hút → Biểu bì → Vỏ rễ → Nội bì → Mạch gỗ của rễ.

Hình 2. Sơ đồ quá trình hấp thụ, vận chuyển nước và khoáng ở rễ

– Vận chuyển trong thân:

+ Mạch gỗ: Vận chuyển chủ yếu nước và khoáng từ rễ lên thân, lá.

+ Mạch rây: Vận chuyển chất hữu cơ và khoáng từ lá đến các cơ quan.

– Thoát hơi nước ở lá: 

+ Vai trò: Tạo lực hút nước, điều hoà nhiệt độ bề mặt lá, tạo điều kiến cho quá trình trao đổi khí.

+ Các con đường thoát hơi nước bao gồm: Thoát hơi nước qua bề mặt lá và thoát hơi nước qua khí khổng là chủ yếu.

– Trao đổi nitrogen:

+ Các nguồn cung cấp: Thực vật hấp thụ nitrogen dưới dạng NH₄⁺ và NO₃^–, được tạo ra từ hoạt động cố định nitrogen khi quyển của các vi sinh vật, tác dụng của sấm chớp, sự phân huỷ xác động, thực vật và phân bón do con người cung cấp.

+ Các giai đoạn của quá trình trao đổi nitrogen trong cây bao gồm khử NO₃^– (Nitrate) và đồng hoá NH₄⁺ (Amonium).

b. Quang hợp

– Quang hợp là quá trình lục lạp hấp thụ năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ (C₆H₁₂O₆) từ CO₂ và nước, giải phóng O₂.

– Phương trình tổng quát của quang hợp:

– Quá trình quang hợp ở thực vật diễn ra gồm hai pha: pha sáng và pha tối (pha đồng hoá CO₂).

+ Pha sáng của quang hợp là quá trình chuyển hoá năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học trong ATP và NADPH.

+ Pha tối bao gồm các con đường C₃, C₄, CAM.

Hình 3. Con đường đồng hóa CO₂ ở các loài thực vật

c. Hô hấp

– Hô hấp ở thực vật là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản (CO₂ và H₂O), đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng ATP và nhiệt.

– Phương trình tổng quát của quá trình hô hấp hiếu khí:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂  → 6CO₂ + 6H₂O + Q (ATP + nhiệt)

– Phân giải hiếu khí

+ Quá trình phân giải chất hữu cơ khi có O₂, tạo nhiều ATP.

+ Các giai đoạn của con đường hô hấp hiếu khí: Đường phân, uxi hóa pyruvic and và chu trình Krebs chuỗi chuyền electron

– Phân giải kị khí

+ Quá trình phân giải chất hữu cơ khi không có O₂, tạo ít ATP.

+ Các giai đoạn của con đường hô hấp kị khí: Đường phân và lên men.

Hình 4. Con đường hô hấp ở thực vật

d. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất và năng lượng ở thực vật

Ánh sáng, nhiệt độ, nước (độ ẩm), chất dinh dưỡng, nồng độ O₂, và CO₂, tính chất của đất, …

e. Ứng dụng

– Tưới nước và bón phân hợp lí cho cây trồng.

– Tăng cường độ quang hợp → tăng năng suất cây trồng.

– Giảm cường độ hô hấp → bảo quản hạt và nông sản

a. Dinh dưỡng và tiêu hóa

– Quá trình dinh dưỡng gồm các giai đoạn:

+ Lấy thức ăn: Ăn lọc (lọc nước qua bộ phận chuyên hóa để lấy thức ăn); Ăn hút (thức ăn được lấy vào bằng cách hút dịch lỏng từ cơ thể động vật hoặc thực vật); Ăn thức ăn rắn kích cỡ khác nhau (nhiều phương thức ăn khác nhau).

+ Tiêu hoá thức ăn: Là quá trình biến đổi thức ăn chứa các chất dinh dưỡng có cấu tạo phức tạp thành các phân tử nhỏ, đơn giản mà cơ thể có thể hấp thụ được.

+ Hấp thu

+ Đồng hoá

+ Thải chất cặn bã

– Các hình thức tiêu hóa:

+ Động vật chưa có hệ tiêu hoá: tiêu hoá nội bào.

+ Động vật có túi tiêu hoá: tiêu hoá ngoại bào kết hợp với tiêu hoá nội bào.

+ Động vật có ống tiêu hoá: tiêu hoá ngoại bào thông qua tiêu hoá cơ học, tiêu hoá hoá học và tiêu hoá vi sinh vật.

Hình 5. Qúa trình tiêu hóa ở một số nhóm động vật có ống tiêu hóa

b. Hô hấp

– Trao đổi khí ở người và thú gồm 5 giai đoạn:

+ Thông khí

+ Trao đổi khí ở phổi

+ Máu vận chuyển khí hòa tan

+ Trao đổi khí ở mô

+ Hô hấp tế bào

Hình 6. Các giai đoạn của quá trình hô hấp ở người và thú

– Các hình thức hô hấp: Qua bề mặt cơ thể (động vật đơn bảo, lưỡng cư, giun,…), qua ống khí (côn trùng), qua mang (cá, tôm,…) và qua phổi (lưỡng cư, bò sát, chim, thú).

c. Tuần hoàn

– Khái quát:

+ Động vật chưa có hệ tuần hoàn (ruột khoang, giun dẹp): trao đổi chất với môi trường qua màng tế bào hoặc bề mặt cơ thể.

+ Động vật có hệ tuần hoàn hở (côn trùng): tế bào tiếp xúc trực tiếp với máu – dịch mô để trao đổi chất.

+ Động vật có hệ tuần hoàn kín: tế bào trao đổi chất với máu thông qua thành mao mạch. Gồm hệ tuần hoàn đơn (cá) và hệ tuần hoàn kép (lưỡng cư, bò sát, chim, thú).

– Tim

– Được cấu tạo từ các sợi cơ tim. Gồm: tâm nhĩ và tâm thất.

Hình 7. Cấu tạo của tim người và thú

– Hệ dẫn truyền tim: nút xoang nhĩ, nút nhĩ thất, bỏ His và mạng Purkinje Tim.

– Có tính tự động.

– Hoạt động theo chu kì: pha co tâm nhĩ → pha co tâm thất → pha dân chung.

– Hệ mạch

+ Gồm động mạch, tĩnh mạch và mao mạch.

+ Con đường vận chuyển máu: Tim → động mạch → xoang cơ thể hoặc mao mạch → tĩnh mạch → tim.

+ Huyết áp: áp lực máu tác động lên thành mạch. Gồm huyết áp tối thiểu và huyết áp tối đa.

+ Vận tốc máu: tốc độ máu chảy trong một giây.

d. Miễn dịch

– Miễn dịch đặc hiệu

+ Miễn dịch dịch thể: có sự tham gia của các kháng thể do tế bào lympho B tiết ra.

+ Miễn dịch qua trung gian tế bào: có sự tham gia của tế bào lympho T độc.

– Miễn dịch không đặc hiệu

+ Mang tính chất bẩm sinh.

+ Gồm các yếu tố bảo vệ tự nhiên của cơ thể (da, niêm mạc, các dịch cơ thể) và các đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu (viêm, sốt, tạo các peptide và protein kháng khuẩn).

e. Bài tiết

– Cơ chế bài tiết

+ Các cơ quan tham gia bài tiết: thận, phổi, da.

+ Các giai đoạn: lọc máu → tái hấp thu các chất → tiết → thải.

– Cân bằng nội môi

+ Cơ chế: bộ phận tiếp nhận bị kích thích → bộ phận điều khiển → cơ quan thực hiện.

+ Cơ quan tham gia: gan (điều hoà hàm lượng đường), thận (điều hoà áp suất thẩm thấu, độ pH), phổi (điều hoà độ pH).

Hình 8. Sơ đồ mô tả cơ chế điều hoà cân bằng nội môi

f. Ứng dụng

– Bảo vệ các hệ cơ quan dinh dưỡng ở động vật;

– Xây dựng chế độ ăn hợp lí;

– Phòng tránh một số bệnh liên quan đến hệ tiêu hóa, hệ hô hấp, hệ tuần hoàn, hệ miễn dịch, hệ bài tiết; …