ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  TIỂU LUẬN Môn: Sinh học cơ thể động vật Đề tài: “CÁC CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA ÁP SUẤT THẨM THẤU HAY CÂN BẰNG NỘI MÔI Ở ĐỘNG VẬT” Giảng viên hướng dẫn: GS.TS Ngô Đắc Chứng Học viên thực hiện : Nguyễn Thị Thanh Vinh Lớp : LL&PPDH bộ môn Sinh học K22 Huế - 2014 Page 1 Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo – GS.TS Ngô Đắc Chứng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tuy đã có nhiều cố gắng, nhưng chắc chắn tiểu luận của tôi còn có rất nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của thầy giáo và các bạn trong lớp. Xin chân thành cám ơn! MỤC LỤC Page 2 Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 NỘI DUNG 2 1. Khái niệm nội môi 2 2. Khái niệm cân bằng nội môi 3. Cơ chế điều hòa cân bằng nội môi 3 3.1. Phân loại động vật theo khả năng điều hòa cân bằng nội môi (điều hòa áp suất thẩm thấu) 3.1.1 Động vật thích nghi thẩm thấu: 3 3.1.2 Động vật điều hòa thẩm thấu 4 3.2. Sơ đồ khái quát cơ chế duy trì cân bằng nội môi 5 3.3. Vai trò của các hệ cơ quan trong cân bằng nội môi 6 3.3.1. Hệ tiêu hóa 6 3.3.2. Hệ hô hấp 7 3.3.3. Hệ tuần hoàn 7 3.3.4. Hệ cơ xương 7 3.5.5. Hệ thần kinh 8 3.5.6. Hệ nội tiết 8 3.3.7. Hệ bài tiết 8 3.3.7.1. Da 8 3.3.7.2. Thận 8 *Thận điều hòa cân bằng acid-base của máu 8 *Thận điều hòa cân bằng nước – các chất điện giải của máu 11 *Thận điều hòa huyết áp 15 *Thận điều hòa sinh sản hồng cầu 15 3.4. Vai trò của hệ đệm trong cân bằng pH nội môi 16 Page 3 3.5. Sự thích nghi của các động vât 17 3.5.1 Động vật biển 17 3.5.2. Động vật nước ngọt 18 3.5.3. Động vật chịu hạn 19 3.5.4. Động vật ở cạn 19 4. Ý nghĩa của cân bằng nội môi 20 KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 Page 4 ĐẶT VẤN ĐỀ Cân bằng nội môi có vai trò rất quan trọng đối với cơ thể, đảm bảo cho động vật tồn tại và phát triển. Khi các điều kiện lí hóa của môi trường trong biến động và duy trì được ổn đinh (gọi là mất cân bằng nội môi) sẽ gây nên sự thay đổi hoặc rối loạn hoạt động của các tế bào và các cơ quan , thậm chí gây tử vong, Rất nhiều bệnh tật ở người và động vật là hậu quả của việc mất cân bàng nội môi. Ví dụ, nồng độ NaCl trong máu cao do chế độ ăn nhiều muối gây ra huyết áp cao. Môi trường trong duy trì được sự ổn định nhờ cơ thể có các cơ chế duy trì cân bằng nội môi. Cơ chế này đã diễn ra như thế nào? Kết quả ra sao? Bộ phận nào tham gia thực hiện? Để có câu trả lời xác đáng cho vấn đề trên, tôi đã chon đề tài nghiên cứu: “CÁC CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA ÁP SUẤT THẨM THẤU HAY CÂN BẰNG NỘI MÔI Ở ĐỘNG VẬT” NỘI DUNG Page 5 2. Khái niệm nội môi Khoảng 56% trọng lượng cơ thể người trưởng thành là dịch. Hầu hết dịch của cơ thể nằm trong tế bào, lượng dịch này gọi là dịch nội bào. Số còn lại chiếm khoảng 1/3 tổng lượng dịch cơ thể nằm ở ngoài tế bào và được gọi là dịch ngoại bào. Dịch ngoại bào luôn luôn được vận chuyển khắp cơ thể nhờ hệ thống tuần hoàn mà chủ yếu là tuần hoàn máu. Máu và dịch nằm trong tế bào được trao đổi qua lại nhờ sự khuếch tán dịch và vật qua thành mao mạch. Dịch ngoại bào cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tồn tại và phát triển của các tế bào. Như vạy về căn bản các tế bào trong cơ thể đều được sống trong cùng một môi trường đó là dịch ngoại bào và vì vậy dịch ngoại bào gọi là môi trường bên trong của cơ thể. Thuật ngữ này đã được nhà sinh lý học Claude Bernard đề ra từ thế kỉ XIX. Các tế bào chỉ có thể tồn tại, phát triển và thực hiện chức năng của nó khi sống trong môi trường thích hợp và ổn định về nồng độ các chất như oxygen, glucose, các ion, cá acid amin, các acid béo và các thành phầm khác. Khái niệm về sự ổn định nồng độ các chất dịch ngoại bào được Cannon(1871-1945) gọi là “homestasis”. Sự khác nhau cơ bản giữa dịch ngoại bào với dịch nội bào đó là dịch ngoại bào chứa nhiều chất dinh dưỡng như oxygen, acid amin, acid béo, chứa một lượng lớn ion Na, Cl, HCO 3 trong khi đó dịch nội bào lại chứa nhiều ion K, Mg, PO 4 . 2. Khái niệm cân bằng nội môi Trong quá trình tiến hóa ở động vật đã xuất hiện nhiều thích nghi khác nhau để duy trì thành phần nhất định của môi trường bên trong cơ thể khi các điều kiện ngoại cảnh thay đổi. Quá trình này được gọi là sự cân bằng nội môi hay điều hòa áp suất thẩm thấu (điều hòa lượng nước và muối của cơ thể) Cơ thể động vật luôn phải điều hòa, điều hòa thành phần các chất dịch của cơ thể. Sự điều hòa chất dịch trong cơ thể phụ thuộc vào sự cân bằng giữa sự thu nhận và sự bài xuất nước và các chất hòa tan. Sự điều hòa áp suất thẩm thấu phụ thuộc vào cơ chế kiểm tra sự vận chuyển của các chất hòa tan giữa dịch nội môi với môi trường ngoài, đồng thời với sự điều hòa lượng nước thẩm thấu kèm với các chất hòa tan. Cơ thể động vật cũng cần bài xuất các sản phẩm dư thừa độc hại của quá trình trao đổi chất. Tất cả các động vật đều phải thực hiện đều hòa thẩm thấu: theo thời gian, lượng nước thu nhận vào và bài xuất phải được điều hòa cân bằng. Nếu lượng nước vào quá Page 6 nhiều, tế bào sẽ bị trương phồng và vỡ ra. Ngược lại, nếu thiếu nước, tế bào sẽ bị teo lại và chết. Nước được vận chuyển vào tế bào và thoát ra khỏi tế bào nhờ hiện tượng thẩm thấu. Tùy thuộc vào áp suất thẩm thấu của dung dịch, trong đó tế bào sống người ta phân biệt: - Dung dịch đẳng trương: Là dung dịch có áp suất thẩm thấu cân bằng áp suất thẩm thấu của tế bào. Lượng nước đi vào và ra khỏi tế bào cân bằng nên tế bào không thay đổi trạng thái. - Dung dịch ưu trương: Là dung dịch có áp suất thẩm thấu lớn hơn áp suất thẩm thấu của tế bào. Nước sẽ từ tế bào thoát ra dung dịch, khiến tế bào teo lại vì mất nước. - Dung dịch nhược trương: Là dung dịch có áp suất thẩm thấu bé hơn áp suất thẩm của tế bào. Nước sẽ từ dung dịch đi vào tế bào làm cho tế bào trương phồng và có thể vỡ ra. Thân nhiệt ổn định của rái cá và nồng độ chất tan không đổi của cá vược nước ngọt là những ví dụ về cân bằng nội môi, tức là “trạng thái ổn định” hay cân bằng môi trường cơ thể. Để đạt được cân bằng nội môi, con vật duy trì tương đối cố định môi trường bên trong thậm chí cả khi môi trường bên ngoài biến động lớn. Như các con vật khác, con người giữ cân bằng đối với nhiều tính chất hóa học và lý học. Ví dụ, thân nhiệt người giữ ổn định ở nhiệt độ khoảng 37 o C (98.6 o F) và pH của máu và dịch mô trong khoảng 0.1-7.4. Cơ thể cũng điều chỉnh nồng độ glucose trong máu ổn định khoảng 90mg/100ml máu. 3. Cơ chế điều hòa cân bằng nội môi 3.1. Phân loại động vật theo khả năng điều hòa cân bằng nội môi (điều hòa áp suất thẩm thấu) 3.1.1 Động vật thích nghi thẩm thấu: Là những động vật mà cơ thể của chúng không thể điều hòa được áp suất thẩm thấu nội môi, bởi vì áp suất thẩm thấu nội môi của chúng như áp suất thẩm thấu nội môi của chúng giống như áp suất áp suất thẩm thấu của môi trường. Vì vậy, nước đi vào và ra khỏi cơ thể chúng cân bằng. Những động vật này thường sống trong môi trường nước có thành phần hóa học ổn định, do đó áp suất nội môi của cơ thể chúng rất là ổn định. Page 7 3.1.2 Động vật điều hòa thẩm thấu Là những động vật luôn phải điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội môi trong cơ thể, vì chất dịch cơ thể của chúng không đẳng trương với với chất dịch của môi trường. Như vậy, động vật điều hòa thẩm thấu cần phải thải bớt lượng nước thừa nếu chúng sống trong môi trường nhược trương, hoặc phải thu nhận thêm nước nếu chúng sống trong môi trường ưu trương. Động vật điều hòa áp suất thẩm thấu có thể sống trong môi trường mà động vật thích nghi thẩm thấu không thể tồn tại được, chẳng hạn như môi trường nước ngọt và môi trường trên cạn. Khả năng điều hòa áp suất thẩm thấu giúp cho các động vật ở biển duy trì áp suất thẩm thấu nội môi tuy áp suất này chênh lệch với áp suất thẩm thấu của nước biển. Để điều hòa áp suất thẩm thấu nội môi thì cơ thể cần tiêu phí năng lượng. Tuy nhiên đa số động vật thích nghi thẩm thấu cũng như động vật điều hòa thẩm thấu không chịu được sự biến động môi trường ngoài quá lớn được gọi là “động vật hẹp muối”, trái lại, đọng vật rộng muối là những động vật có thể sống được trong môi trường có áp suất thẩm thấu biến động lớn. Ví dụ,con rái cá trong hình 40.7 là con vật điều chỉnh nhiệt, luôn giữ thân nhiệt không phụ thuộc vào nhiệt độ nước mà nó bơi lặn. Page 8 Những con vật gọi là động vật thích ứng đối với sự biến đổi môi trường nhất định nếu chúng cho phép các điều kiện bên trong cũng biến đổi phù hợp với các biến đổi bên ngoài. Ví dụ, cá vược trong Hình 40.7 có nhiệt độ cơ thể thích ứng theo với nhiệt độ của hồ nước. Khi nước ấm lên hay lạnh đi, các tế bào con cá cũng biến đổi theo như thế. Một số động vật phù hợp theo môi trường ổn định hơn. Ví dụ, nhiều động vật không xương sống ở biển, như cua nhện của giống Libinia, cho phép nồng độ chất tan bên trong phù hợp với nồng độ chất tan tương đối ổn định của nước biển. Điều chỉnh và thích ứng là hai thái cực của một chuỗi liên tục. Con vật có thể điều chỉnh một số điều kiện bên trong khi lại cho các điều kiện khác thích ứng theo môi trường. Ví dụ, cá vược cho thân nhiệt phù hợp theo nhiệt độ của nước, nồng độ chất tan trong máu và trong dịch mô khác nhiều so với trong nước hồ mà nó sống . 3.2. Sơ đồ khái quát cơ chế duy trì cân bằng nội môi Sơ đồ cơ chế duy trì cân bằng nội môi - Bộ phận tiếp nhận kích thích: là thụ thể hoặc cơ quan thụ cảm. Bộ phận này tiếp nhận kích thích từ môi trường (trong, ngoài) và hình thành xung thần kinh truyền về bộ phận điều khiển - Bộ phận điều khiển: là trung ương thần kinh hoặc tuyến nội tiết. Bộ phận này có chức năng điều khiển các hoạt động của các cơ quan bằng cách gửi đi các tín hiệu thần kinh hoặc hoocmôn - Bộ phận thực hiện: là các cơ quan như thận, gan, phổi, tim, mạch máu… dựa trên tín hiệu thần kinh hoặc hoocmôn từ bộ phận điều khiển để tăng hoặc giảm hoạt động nhằm đưa môi trường trở về trạng thái cân bằng, ổn định Page 9 - Những trả lời của bộ phận thực hiện tác động ngược lại đối với bộ phận tiếp nhận kích thích gọi là liên hệ ngược. 3.3. Vai trò của các hệ cơ quan trong cân bằng nội môi 3.3.1. Hệ tiêu hóa Thức ăn được cung cấp từ bên ngoài vào cơ thể vận chuyển qua ống tiêu hóa di từ miệng đến thực quản, dạ dày, ruột non, ruột già. Trong quá trình vận chuyển thức ăn được nghiền nhỏ và vận chuyển nhờ cơ chế học và được tiêu hóa thành sản phẩm có khả năng hấp thu nhờ men tiêu hóa mà cơ thể có thể tiếp nhận đầy đủ chất dinh dưỡng :glucose, acid béo, acid amin, các ion, các vitamin … Page 10 [...]... vậy kể cả động vật thích nghi với áp suất thẩm thấu của môi trường ngoài thì vẫn phải điều hòa thành phần các chất hòa tan trong nội môi Ngoài ra, các động vật có xương sống và một số động vật không xương sống ở biển là những động vật điều hòa thẩm thấu Đối với những động vật này, nước biển mặn hơn so với dịch nội môi và nước có xu hướng thoát ra khỏi cơ thể do thẩm thấu Các loài cá xương ở biển là... điều hoà cân bằng nước -các chất điện giải của máu, chính là điều hoà cân bằng thể tích -áp suất thẩm thấu dịch ngoại bào Trong cơ thể, thực chất không thể tách riêng rẽ giữa cân bằng nước và cân bằng các chất điện giải Hai mối cân bằng này phụ thuộc và chi phối lẫn nhau Nếu thận điều hoà được cân bằng nước thì thận một phần đã điều hoà cân bằng các chất điện giải Nếu thận điều hoà được cân bằng các chất... cho dịch nội môi của chúng hơi ưu trương so với nước biển Do đó, nước biển vào cơ thể cá mập và cá sụn qua thẩm thấu và thức ăn (cá mập không uống nước), và lượng nước này được bài xuất ra khỏi cơ thể qua nước tiểu 3.5.2 Động vật nước ngọt Cơ chế điều hòa áp suất thẩm thấu ở động vật nước ngọt đối lập với cơ chế điều hòa ở động vật biển Động vật nước ngọt luôn phải thu nhận nước do thẩm thấu và mất... tiên trong môi trường nước biển, và hiện tại số lượng loài động vật sống ở biển còn nhiều hơn số lượng loài động vật sống trong nước ngọt và trên cạn Đa số các động vật không xương sống ở biển đều là động vật thích nghi thẩm thấu Tổng áp suất thẩm thấu nội môi của cơ thể chúng cân bằng với áp suất thẩm thấu của nước biển Song, chúng khác với nước biển về nồng độ của đa số chất tan có trong cơ thể chúng... mất cân bằng nội môi Ví dụ: bệnh cao huyết áp, tiểu đường… Page 25 KẾT LUẬN Các hệ thống sống dù ở mức độ nào, chỉ tồn tại và phát triển khi môi trường bên trong luôn duy trì được sự cân bằng và ổn định Sự cân bằng và ổn định đó bao hàm sự cân bằng khối lượng nước, cân bằng về nồng độ các chất như glucozo, các ion, các axit amin, các chất béo, các muối khoáng…để duy trì áp suất thẩm thấu, huyết áp và... thấu và mất muối do khếch tán bởi vì áp suất thẩm thấu nội môi của chúng luôn cao hơn so với môi trường Tuy vậy, dịch cơ thể của đa số động vật nước ngọt có nồng độ chất hòa tan thấp hơn nhiều so với động vật nước biển Đó là một kiểu thích nghi với môi trường nước ngọt có nồng độ muối thấp Sự chênh lệch nhỏ giữa áp suất thẩm thấu giữa dịch cơ thể và áp suất thẩm thấu của môi trường nước ngọt dẫn tới... lông (động vật có xương sống ở cạn) có tác dụng ngăn cản sự mất nước Nhiều động vật ở cạn, đặc biệt là động vật ở sa mạc, đều là động vật ăn đêm bởi vì về đêm thì nhiệt độ thấp và độ ẩm cao là điều kiện thuận lợi giúp giảm thiểu sự bốc hơi nước khỏi cơ thể động vật Mặc dù có những thích nghi như vậy, đa số động vật ở cạn đều bị mất nhiều nước qua bề mặt ẩm trong cơ quan trao đổi khí, hay qua nước tiểu, ... nước tiểu Hiện tượng trên bị giảm đi dưới tác dụng của calcitonin, GH và vitamin D + Ion sulphat Sự tái hấp thu ion sulfat ở ống lượn gần và ống lượn xa theo cơ chế vận chuyển tích cực Thận điều hòa nồng độ ion sulfat máu bằng cơ chế tái hấp thu ion này nhiều hay ít ở ống thận sau khi nó đã lọc ra ở tiểu cầu thận - Điều hoà cân bằng nước Bằng cơ chế siêu lọc và tái hấp thu nước, thận đã điều hoà cân bằng. .. cho màng tế bào 3.5.4 Động vật ở cạn Nguy cơ mất nước là vấn đề sống còn đối với động, thực vật ở cạn Chúng ta sẽ bị chết khi cơ thể bị mất khoảng 12% lượng nước; Động vật có vú sống trong môi trường khô cạn như lạc đà, khi mất khoảng 24% lượng nước vẫn tồn tại được Các thích nghi làm giảm lượng nước mất đi là vấn đề sống còn đối với động vật ở cạn Ví dụ, cơ thể nhiều động vật ở cạn có lớp vỏ kitin... ngoài môi trường Cá mập và đa số cá sụn có áp suất thẩm thấu nôi môi thấp hơn so với nước biển nên muối có xu hướng khếch tán vào cơ thể chúng, đặc biệt qua mang Thận của chúng có thể bài tiết một số muối và phần muối còn lại được bài xuất bởi tuyến trực tràng hoặc qua phân Không giống như cá xương và mặc dù áp suất thẩm thấu nội môi thấp, cá mập và các cá sụn không bị mất nước nhiều do thẩm thấu nội môi . máu. 3. Cơ chế điều hòa cân bằng nội môi 3.1. Phân loại động vật theo khả năng điều hòa cân bằng nội môi (điều hòa áp suất thẩm thấu) 3.1.1 Động vật thích nghi thẩm thấu: Là những động vật mà cơ thể. chúng không thể điều hòa được áp suất thẩm thấu nội môi, bởi vì áp suất thẩm thấu nội môi của chúng như áp suất thẩm thấu nội môi của chúng giống như áp suất áp suất thẩm thấu của môi trường 1 NỘI DUNG 2 1. Khái niệm nội môi 2 2. Khái niệm cân bằng nội môi 3. Cơ chế điều hòa cân bằng nội môi 3 3.1. Phân loại động vật theo khả năng điều hòa cân bằng nội môi (điều hòa áp suất thẩm