- Nếu cơ thể sinh vật không lấy đủ các chất cần thiết từ môi trường thì cơ thể sẽ không được cung cấp đủ nguyên liệu và năng lượng cho các hoạt động sống, ảnh hưởng tới sự tồn tại và phát triển của sinh vật.

- Nếu cơ thể sinh vật không thải được các chất thải ra môi trường thì các chất thải, chất độc hại hoặc dư thừa sinh ra từ quá trình chuyển hóa sẽ ứ đọng lại trong cơ thể, gây rối loạn các hoạt động sống, thậm chí gây tử vong.

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

- Cung cấp nguyên liệu để kiến tạo chất sống của cơ thể, hình thành tế bào, cơ quan, cơ thể.

- Tích lũy và giải phóng năng lượng phục vụ cho các hoạt động sống của cơ thể.

- Đào thải các chất thải, chất độc hại hoặc dư thừa để duy trì ổn định môi trường trong của cơ thể.

Những dấu hiệu cho thấy trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng diễn ra ở sinh vật gồm:

- Tiếp nhận các chất từ môi trường và vận chuyển các chất: Cơ thể lấy các chất cần thiết (đối với thực vật là chất khoáng, nước, CO₂, năng lượng ánh sáng,…; đối với động vật là thức ăn, O₂) từ môi trường và vận chuyển các chất này cung cấp cho tế bào trong cơ thể nhờ các cơ quan chuyên trách.

- Biến đổi các chất kèm theo chuyển hóa năng lượng ở tế bào: Các chất tiếp nhận từ môi trường được vận chuyển đến tế bào và tham gia vào quá trình đồng hóa và dị hóa.

- Thải các chất vào môi trường: Các chất không được cơ thể sử dụng, các chất dư thừa, thậm chí độc hại tạo ra từ quá trình chuyển hóa được cơ thể thải ra môi trường.

- Điều hòa: Quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng luôn được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu của cơ thể thông qua hormone ở thực vật hoặc hormone và hệ thần kinh ở động vật.

Quá trình chuyển hóa năng lượng trong sinh giới gồm 3 giai đoạn là tổng hợp, phân giải và huy động năng lượng:

- Giai đoạn tổng hợp: Chất diệp lục của cây xanh đã thu nhận và chuyển hóa quang năng thành hóa năng tích lũy trong các chất hữu cơ từ CO₂, nước. Động vật lấy năng lượng (hóa năng) sẵn có trong thức ăn.

- Giai đoạn phân giải: Quá trình hô hấp tế bào làm biến đổi các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn, đồng thời, hóa năng tích lũy trong phân tử lớn chuyển sang hóa năng tích lũy trong các phân tử nhỏ ở dạng dễ chuyển đổi và sử dụng (ATP).

- Giai đoạn huy động năng lượng: Năng lượng tạo ra từ hô hấp tế bào (chủ yếu là ATP) được sử dụng cho các hoạt động sống. Các liên kết giữa các gốc phosphate trong phân tử ATP sẽ bị phá vỡ, giải phóng năng lượng. Các dạng năng lượng khác nhau cuối cùng đểu chuyển thành nhiệt năng và tỏa ra môi trường.

Mối liên quan giữa trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào và cơ thể sinh vật: Chất dinh dưỡng được cơ thể lấy vào và chuyển tới tế bào. Tại đây, các chất tham gia vào quá trình đồng hóa tổng hợp nên chất hữu cơ xây dựng cơ thể và dự trữ năng lượng. Một phần chất hữu cơ được phân giải, giải phóng năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào và cơ thể. Chất thải sinh ra từ quá trình dị hóa tế bào được cơ thể thải ra ngoài môi trường. Như vậy, trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở cấp tế bào là cơ sở cho quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng của cơ thể sinh vật.

- Gọi thực vật là sinh vật tự dưỡng vì thực vật có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ: Trong quá trình quang hợp, thực vật sử dụng chất vô cơ, nước, CO₂ và năng lượng ánh sáng để tổng hợp nên các chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể và tích lũy năng lượng.

- Gọi động vật là sinh vật dị dưỡng vì động vật không có khả năng tự tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ: Động vật lấy chất hữu cơ trực tiếp từ sinh vật tự dưỡng hoặc từ động vật khác, thông qua tiêu hóa, hấp thụ và đồng hóa các chất để xây dựng cơ thể, tích lũy và sử dụng năng lượng cho mọi hoạt động sống.

Vai trò của sinh vật tự dưỡng trong sinh giới:

- Cung cấp O₂, đảm bảo cho các hoạt động sống của hầu hết sinh vật: Sinh vật quang tự dưỡng thải ra O₂ thông qua quá trình quang hợp, cung cấp cho quá trình hô hấp của các sinh vật khác.

- Cung cấp thức ăn, nơi ở và nơi sinh sản cho động vật: Hợp chất hữu cơ được sinh vật tự dưỡng tạo ra được chính các sinh vật tự dưỡng sử dụng cho các hoạt động sống của chúng, đồng thời, cũng là nguồn cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho hoạt động sống của các sinh vật khác.

- Điều hòa khí hậu: Hoạt động tự dưỡng còn giúp điều hòa nhiệt độ, độ ẩm thuận lợi cho sự tồn tại và phát triển của sinh vật.

- Ở thực vật:

+ Những chất được cơ thể thực vật hấp thụ từ môi trường và đưa đến tế bào để sử dụng cho đồng hóa, dị hóa là: nước, CO₂ (cung cấp cho quang hợp), O₂ (cung cấp cho hô hấp tế bào), chất khoáng.

+ Những chất thải sinh ra từ quá trình chuyển hóa được cơ thể thực vật thải ra môi trường là: nước, CO₂ (thải ra từ quá trình hô hấp tế bào), O₂ (thải ra từ quá trình quang hợp).

- Ở động vật:

+ Những chất được cơ thể động vật hấp thụ từ môi trường và đưa đến tế bào để sử dụng cho đồng hóa, dị hóa là: chất dinh dưỡng (từ thức ăn), nước, O₂.

+ Những chất thải sinh ra từ quá trình chuyển hóa được cơ thể động vật thải ra môi trường là: nước, chất thải (phân; các chất dư thừa và độc hại thải ra qua nước tiểu và mồ hôi), CO₂.

- Quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường bị rối loạn sẽ ảnh hưởng tới sự tồn tại và phát triển của cơ thể: Nhờ có sự trao đổi chất thường xuyên với môi trường mà cơ thể có thể lấy nguyên liệu cung cấp cho các hoạt động sống, đồng thời, thải ra môi trường các chất dư thừa, chất độc hại. Do đó, nếu quá trình này bị rối loạn, cơ thể không được cung cấp đủ nguyên liệu và năng lượng, chất độc hại tích lũy, ảnh hưởng tới các hoạt động sống, thậm chí gây tử vong.

- Một số biện pháp để quá trình trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường diễn ra thuận lợi:

+ Uống đủ lượng nước cần thiết.

+ Ăn đủ chất, đủ lượng, hợp lí và cân đối.

+ Luyện tập thể dục thể thao thường xuyên, lao động vừa sức.