trao đổi chất ở cơ thể cung cấp chất dinh dưỡng và ôxy cho tế bào và nhận từ tế bào các sản phẩm bài tiết, khí cacboníc đề thải ra môi trường. trao đổi chất ở tế bào giải phóng năng lương cung cấp cung cấp cho các cơ quan trong cơ thể để thực hiện các hoạt động trao đổi chất. Như vậy hoạt động trao đổi chất ở hai cấp độ này gắn bó mật thiết với nhau không thể tách rời.

Chuyển hóa vật chất là tập hợp các phản ứng hóa sinh xảy ra bên trong tế bào. Chuyển hóa vật chất là một đặc tính nổi trội ở cấp tế bào được hình thành do sự tương tác của các loại phân tử có trong tế bào. Chính nhờ chuyển hóa vật chất mà tế bào mới có khả năng thực hiện các đặc tính đặc trưng khác của sự sống như sinh trưởng, phát triển, cảm ứng và sinh sản. Chuyển hoá vật chất luôn kèm theo sự chuyển hóa năng lượng.
Chuyển hoá vật chất bao gồm hai mặt:
- Đồng hoá: là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản.
- Dị hoá: là quá trình phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn.
Quá trình dị hoá cung cấp năng lượng để tổng hợp ATP từ ADP. ATP ngay lập tức được phân hủy thành ADP và giải phóng năng lượng cho quá trình đồng hoá cũng như các hoạt động sống khác của tế bào.

Qua hình 31-2 ta có thể thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa trao đổi chất của cơ thể với môi trường ngoài và trao đổi chất của tế bào với môi trường trong:

   - Cơ thể lấy thức ăn, nước, muối khoáng và khí O2 từ môi trường ngoài, qua các hệ cơ quan ta có được những chất dinh dưỡng cần thiết. Các chất dinh dưỡng và khí O2 tiếp nhận từ máu và nước mô được tế bào sử dụng cho hoạt động sống.

   - Các sản phẩm phân hủy từ các tế bào được thải vào môi trường trong, đưa tới cơ quan bài tiết, khí CO2 được đưa tới phổi và thải ra ngoài.

Tham khảo 

Thực vật thực hiện quá trình quang hợp để tổng hợp các cacbohidrat, cacbohidrat này lại là nguyên liệu cho quá trình hô hấp hiếu khí ở thực vật. Năng lượng và sản phẩm do quá trình hô hấp hiếu khí sẽ được cung cấp cho quá trình quang hợp.

Quá trình tổng hợp (synthesis) và quá trình phân giải (breakdown) đều là những quá trình quan trọng trong tế bào, và chúng thường liên quan chặt chẽ để duy trì cân bằng năng lượng và chất trong tế bào. Dưới đây là hai ví dụ minh họa mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và quá trình phân giải:

1. Tổng hợp và phân giải đường glucose: Quá trình tổng hợp (synthesis): Trong quá trình quang hợp, cây xanh tổng hợp glucose từ nước và khí carbon dioxide dưới tác động của ánh sáng mặt trời thông qua quá trình quang hợp. Quá trình phân giải (breakdown): Glucose được sử dụng trong quá trình quế khái (respiration) để tạo năng lượng. Trong tế bào động vật, quá trình này có thể bao gồm quá trình glikôlisis và hô hấp tế bào. 2. Tổng hợp và phân giải protein: Quá trình tổng hợp (synthesis): Trong tế bào, ribosom tổng hợp protein từ acid amin theo chuỗi genetik thông qua quá trình gọi là quá trình dịch mã gen (translation). Quá trình phân giải (breakdown): Protein cũ, hỏng hoặc không cần thiết được phân giải trong quá trình proteolysis. Proteasome và lysosome là hai cơ quan tham gia trong quá trình này, phân giải protein thành các đoạn nhỏ và tái sử dụng các thành phần của chúng.

- Sinh vật đơn bào quá trình trao đổi chất, chuyển hóa năng lượng chỉ diễn ra ở cấp độ tế bào (giữa tế bào với môi trường và trong tế bào).

- Với sinh vật đa bào thì quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng diễn ra ở cả cấp độ cơ thể và cấp độ tế bào thông qua 3 giai đoạn:

(1) Giữa môi trường ngoài và cơ thể: cơ thể lấy các chất dinh dưỡng và năng lượng cần thiết từ môi trường.

(2) Giữa môi trường trong cơ thể và tế bào: Các chất dinh dưỡng và năng lượng được thu nhận và vận chuyển đến từng tế bào. Các chất không cần thiết được cơ thể tiếp nhận và đào thải.

(3) Trong từng tế bào: Các chất dinh dưỡng và năng lượng có thể được dùng trực tiếp hoặc được biến đổi thành các chất trước khi dùng. 

\(\Rightarrow\) 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.

Trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng trong quang hợp có mối quan hệ chặt chẽ, hai quá trình luôn diễn ra đồng thời, gắn liền với nhau.

- Vai trò của hô hấp: Quá trình hô hấp đảm bảo cho động vật lấy được $O_2$ từ môi trường cung cấp cho hô hấp tế bào tạo năng lượng cho các hoạt động sống, đồng thời, giúp đào thải $CO_2$ sinh ra từ quá trình chuyển hóa ra ngoài để đảm bảo cân bằng môi trường trong cơ thể.

- Mối quan hệ giữa quá trình trao đổi khí với môi trường và quá trình hô hấp tế bào: Thông qua trao đổi khí với môi trường, $O_2$ được vận chuyển đến tế bào tham gia vào quá trình hô hấp tế bào, $CO_2$ sinh ra từ hô hấp tế bào được vận chuyển đến bề mặt trao đổi khí, rồi thải ra môi trường \(\rightarrow\) Quá trình trao đổi khí với môi trường và quá trình hô hấp tế bào có mối quan hệ chặt chẽ, nếu một trong hai quá trình ngừng lại thì quá trình kia không thể diễn ra.