(SKKN 2022) hệ thống kiến thức về chuyên đề tuần hoàn máu để bồi dưỡng học sinh giỏi

Một trong những khâu để nâng cao chất lượng học sinh THPT đó là việc đổimới phương pháp dạy học thông qua việc hướng dẫn học sinh cách hệ thống kiến thức, hệ thống câu hỏi ôn tập

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, đất nước ta đang chuyển mình trong công cuộc đổimới sâu sắc và toàn diện hội nhập khu vực và quốc tế Để đáp ứng được vấn đề đó thìnhư cầu nguồn nhân lực chất lượng cao được coi là một trong những yếu tố quyết định

sự thành công của công cuộc hiện đại hóa đất nước Muốn vậy giáo dục phải đi trướcmột bước trong việc tạo ra sản phẩm đáp ứng được yêu cầu nguồn nhân lực chất lượngcao Do đó chương trình giáo dục ngày nay phải ngày càng nâng cao theo hướng pháthuy năng lực tự học và tự phát hiện vấn đề trong việc lĩnh hội kiến thức

Một trong những khâu để nâng cao chất lượng học sinh THPT đó là việc đổimới phương pháp dạy học thông qua việc hướng dẫn học sinh cách hệ thống kiến thức,

hệ thống câu hỏi ôn tập, kỹ năng làm bài tập và vận dụng kiến thức Trong khi đó, việchọc và ôn luyện của học sinh còn mang tính chất thụ động chỉ dựa vào nội dung trongsách giáo khoa nên hiệu quả chưa cao Chính vì vậy, giáo viên cần xây dựng nhữngchuyên đề nâng cao vừa đảm bảo tính hệ thống, vừa mang tính chuyên sâu để giúp các

em dễ dàng học tập và nghiên cứu Đồng thời, cũng giúp giáo viên phát hiện năngkhiếu của từng học sinh để nâng cao hiệu quả bồi dưỡng học sinh giỏi

Trong công tác dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học lớp 11, 12 cấptrường và cấp Tỉnh, đòi hỏi người giáo viên và học sinh đồng thời phải học tập nhiềuchuyên đề với một khối lượng kiến thức rất lớn

Để đáp ứng được yêu cầu dạy học của giáo viên và nhu cầu học tập có chất

lượng ngày càng cao của học sinh Từ thực tiễn giảng dạy phần “Chuyển hóa vật chất

và năng lượng ở động vật” cho đối tượng học sinh giỏi, tôi đã rút ra được kinh

nghiệm cho giảng dạy từng bài ở phần này Tuy nhiên, vì thời gian có hạn, kinhnghiệm chưa nhiều, tôi xin được trình bày kinh nghiệm ở nội dung phần tim mạchgồm:

Phần I: Hệ thống kiến thức cơ bản về tim mạch

I Cấu tạo và hoạt động của tim

II Cấu tạo và hoạt động của mạch

III Tuần hoàn máu

Kiến thức cơ bản, chính xác được sắp xếp, trình bày logic theo thứ tự chức nănggiúp cho học sinh dễ nhớ, dễ hiểu

Phần II: Câu hỏi và bài tập ứng dụng

I Câu hỏi - bài tập có lời giải

Dùng cho học sinh tham khảo để biết phương pháp làm bài

Rèn luyện khả năng tư duy của học sinh

II Câu hỏi - bài tập tự trả lời

Những bài tập này dùng để ôn luyện cho học sinh sau mỗi phần Học sinh cóthể dựa vào kiến thức cơ bản, tài liệu tham khảo tự trả lời Qua đó góp phần củng cốkiến thức đã học

Dùng cho học sinh tham khảo để biết phương pháp làm bài

Rèn luyện khả năng tư duy của học sinh

Sáng kiến kinh nghiệm: "Hệ thống kiến thức về chuyên đề Tuần hoàn máu

để bồi dưỡng học sinh giỏi”, hy vọng sẽ giúp các thầy, cô giáo và các em học sinh

yêu thích môn sinh học, có thêm tư liệu tham khảo phục vụ cho việc dạy và học

II NỘI DUNG

1 Cơ sở lý luận của vấn đề

Với một khối lượng kiến thức vừa sâu vừa rộng, khó nhớ, cần phải biết sắp xếptheo trật tự, có quy luật những kiến thức có liên quan, cần phải tạo mối liên hệ logicvới nhau Mỗi phần người học phải tự đặt cho mình những câu hỏi và tự trả lời Yêucầu đáp án phải ngắn gọn, đủ ý, có tính thuyết phục cao Những câu hỏi vận dụng kiếnthức để giải quyết những hiện tượng sinh lý xảy ra, học sinh phải biết móc nối kiếnthức có liên quan của một bài hoặc các bài để trả lời chính xác

2 Thực trạng của vấn đề

Những khó khăn đối với giáo viên: một lượng kiến thức lớn, thời gian ôn luyện

có hạn, giáo viên phải lựa chọn kiến thức gì để dạy và dạy như thế nào để học sinhnắm bắt kiến thức nhanh, có kết quả tốt

Những khó khăn đối với học sinh: chưa biết lựa chọn những thông tin khi đọcsách, chưa biết cách hệ thống kiến thức, khi trả lời câu hỏi còn tham kiến thức, trả lờilan man, khi làm bài trắc nghiệm còn phân vân lựa chọn giữa phương án đúng với cácphương án nhiễu nên phân phối thời gian làm bài không hợp lý

3 Biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề

Dựa vào kiến thức của sách giáo khoa môn sinh lớp 11 và các giáo trình đạihọc, trên đại học, tham khảo các đề thi học sinh giỏi quốc gia để biên soạn tài liệugiảng dạy thành chuyên đề

Xây dựng hệ thống kiến thức cơ bản, chuyên sâu trên cơ sở xây dựng hệ thốngcâu hỏi, bài tập cần giải quyết từ các tài liệu thu thập được nhằm mục tiêu:

Hướng dẫn người học phương pháp tiếp cận, giải quyết vấn đề

Hình thành cho người học và hoàn thiện năng lực tự nghiên cứu sách giáo khoavà tài liệu tham khảo tổng hợp, khái quát, tự xây dựng, trả lời các câu hỏi và bài tập

Phát huy năng lực tự chiếm lĩnh kiến thức, năng lực tư duy, sáng tạo biết cáchđặt vấn đề và giải quyết vấn đề trong học tập các kiến thức cũng như trong hoạt độngthực tiễn cuộc sống

Rèn luyện kỹ năng suy luận lôgic và tiếp tục phát triển khả năng tư duy phântích – quy nạp, tư duy lí luận khái quát hoá Rèn kỹ năng vận dụng kiến thức liên môn:toán học, hoá học, vật lí,… trong việc giải quyết các vấn đề của sinh học

PHẦN I HỆ THỐNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TIM MẠCH

I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA TIM

Tim có chức năng như một cái bơm hút và đẩy máu chảy trong hệ tuần hoàn.Tim là động lực chính vận chuyển máu trong hệ tuần hoàn

Tim là một khối cơ rỗng, làm thành hai cái bơm riêng biệt ở hai nửa trái và phảicủa tim, áp sát nhau qua một cái vách dọc Tim người nằm trong lồng ngực được baobởi bao tim Gốc tim nằm phía trên, ở khoảng giữa xương ức Mỏm tim thon lại nằmphía dưới, lệch về phía trái khoảng 400 so với trục cơ thể.

Hình 1 Cấu tạo tim người

Mỗi nửa tim có hai ngăn: một tâm nhĩ ở trên và một tâm thất ở dưới Thành timgồm ba lớp Ngoài cùng là màng liên kết, ở giữa là lớp cơ dày, trong cùng là lớp nội

mô gồm các tế bào dẹt

Thành tâm nhĩ mỏng hơn nhiều so với thành tâm thất Thành của hai tâm thấtcũng không hoàn toàn giống nhau Thành tâm thất trái dày hơn thành của tâm thấtphải

Giữa tâm nhĩ và tâm thất có van nhĩ thất (nửa trái là van hai lá, nửa phải là van

ba lá) Giữa tâm thất và động mạch chủ, động mạch phổi có van tổ chim (van bánnguyệt hay van thất động) Chức năng của các van là đảm bảo cho máu đi một chiều

Hình 2 Các loại van tim

Chất bao ngoài van tim có bản chất là mucoprotein Van tim có cấu tạo bởi môliên kết, không có mạch máu, một đầu gắn cố định vào mấu lồi cơ ở thành trong củatâm thất bằng các dây chằng, một đầu gắn với bờ ngăn tâm nhĩ với tâm thất của tim

Tim được bao bọc bởi màng tim (màng bao tim) Trong màng có một ít dịch giúp giảm ma sát khi tim co bóp.

Tim có hệ thống các mạch máu cung cấp oxi và các chất dinh dưỡng đến nuôi các tế bào cơ tim

1.2 Hệ dẫn truyền hưng phấn của tim

Hình 4 Hệ dẫn truyền tim

Nút xoang: nằm ở chỗ tĩnh mạch chủ đổ vào tâm nhĩ phải Trong nút có các tếbào phát nhịp phân bố ở trung tâm và các tế bào chuyển tiếp phân bố ở ngoại vi Cácsợi của nút xoang liên hệ với các sợi cơ của hai tâm nhĩ và nút nhĩ- thất Do đó điệnthế hoạt động phát sinh trong nút xoang được dẫn truyền trực tiếp đến tâm nhĩ và nútnhĩ- thất

Nút nhĩ- thất: nằm dưới thành tâm nhĩ, trên nền vách nhĩ thất, bao gồm các tếbào phát nhịp và các tế bào chuyển tiếp (số lượng các tế bào ở đây ít hơn nút xoang)

Bó His: xuất phát từ nút nhĩ - thất tới vách liên thất thì chia thành hai nhánhphải và trái chạy đến hai tâm thất Tại đây, mỗi nhánh lại chia thành nhiều nhánh nhỏchạy giữa các sợi cơ tim, tạo thành mạng lưới Puốc – kin

Nút xoang nhĩ và nút nhĩ thất nhận các sợi thần kinh của dây giao cảm và dây mêtẩu Bó His chỉ nhận các sợi thần kinh của dây giao cảm

2 Các đặc tính sinh lí của cơ tim

2.1.Tính hưng phấn: là khả năng đáp ứng với kích thích của cơ tim, cụ thể là: khi hạch

tự động của tim phát ra các xung điện, các xung điện lan truyền đến các cơ tim làmtim co lại

Cơ tim hoạt động theo quy luật “tất cả hoặc không”: Khi kích thích dưới

ngưỡng thì các tế bào tim không co, khi kích thích bằng hoặc trên ngưỡng, thì mỗi tếbào cơ tim đều đáp ứng tối đa để tạo ra sự co bóp cực đại

(Đối với cơ vân: cường độ kích thích yếu thì số sợi cơ tham gia co ít, cường độkích thích tăng lên thì số sợi cơ tham gia co tăng dần)

2.2.Tính tự động của tim

Tim bị cắt rời khỏi cơ thể vẫn có khả năng co dãn nhịp nhàng nếu được nuôitrong dung dịch sinh lí có đủ O2 và nhiệt độ thích hợp Khả năng tự động co dãn nhịpnhàng theo chu kì gọi là tính tự động của tim

Tính tự động của tim là do hoạt động của hệ dẫn truyền tim (đây là một tập hợpsợi đặc biệt trong thành tim) Hệ dẫn truyền tự động bao gồm: nút xoang nhĩ, nút nhĩthất, bó His và mạng Puốc – kin

Nút xoang nhĩ có khả năng tự phát ra xung điện (xung thần kinh) Cứ sau mộtkhoảng thời gian nhất định, nút xoang nhĩ lại phát xung điện Xung điện lan ra khắptâm nhĩ làm tâm nhĩ co, sau đó lan đến nút nhĩ thất, bó His rồi theo mạng Puốc-kin lan

ra khắp tâm thất làm tâm thất co

2.3.Tính trơ có chu kì

Nếu kích thích vào tim vào lúc tim đang co thì tim không đáp ứng (không trảlời) Giai đoạn này tim không đáp ứng với bất kì kích thích nào gọi là giai đoạn trơtuyệt đối

Nếu kích thích vào lúc tim đang dãn thì tim đáp ứng bằng một lần co bóp phụgọi là ngoại tâm thu Sau đó là một thời gian dãn nghỉ dài hơn bình thường, gọi là nghỉbù

Có thời gian nghỉ bù là do xung điện định kì phát ra từ nút xoang nhĩ lan đếntâm thất rơi đúng vào giai đoạn trơ tuyệt đối nên không gây ra co cơ tim, phải đợi chođến đợt xung điện tiếp theo từ nút xoang nhĩ thì tim mới co lại bình thường

Tim hoạt động có tính chu kì nên giai đoạn trơ cũng lặp lại theo chu kì Nhờ tínhtrơ trong giai đoạn tâm thu mà cơ tim không bị co cứng như cơ vân

3 Chu kì hoạt động của tim

Tim co dãn nhịp nhàng theo chu kì, một chu kì tim bao gồm: pha co tâm nhĩ, pha

co tâm thất, và pha dãn chung

- Giai đoạn tâm nhĩ co 0,1 giây, sau đó tâm nhĩ dãn suốt cả chu kì tim

- Giai đoạn tâm thất co (tâm thất thu), giai đoạn chia thành 2 thời kì:

+ Thời kì tăng áp: Tâm thất bắt đầu co, áp suất trong tâm thất cao hơn tâm nhĩlàm van nhĩ - thất đóng, lúc náy áp suất trong tâm thất vẫn thấp hơn trong động mạchnên van tổ chim vẫn chưa mở

+ Thời kì tống máu: Tâm thất tiếp tục co làm cho PTT cao hơn Pđmc và Pđmp làmcho van tổ chim mở ra, máu tống từ tâm thất vào động mạch Thời gian tâm thất co là0,3 giây.

- Giai đoạn tâm trương toàn bộ: Sau khi co thì tâm thất bắt đầu dãn ra, trong khi

đó thì tâm nhĩ đang dãn, giai đoạn cả tâm thất và tâm nhĩ đều dãn gọi là giai đoạn dãnchung, thời gian dãn chung là 0,4s

a.Chu kì tim binh thường

b.Chu kì tim bị rối loạn

Hình 5 Chu kì tim

4 Thể tích tâm thu và lưu lượng tim

Thể tích tâm thu: Là lượng máu tâm thất trái hoặc tâm thất hải bơm một lần vàomạch

Thể tích tâm thu tăng lên ở những người thường xuyên luyện tập thể thao, do đónhững người này có nhịp tim thấp hơn những người bình thường

Lưu lượng tim: là lượng máu tâm thất trái hoặc phải bơm vào động mạch trongmột phút Lưu lượng tim trái bằng lưu lượng tim phải

Lưu lượng tim kí hiệu là Q và tính theo công thức: Q = Qs x f

Q: là lưu lượng tim; Qs: là thể tích tâm thu; f: là tần số tim trong 1 phút.

II CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH

1 Cấu tạo của hệ mạch

Hệ mạch bao gồm: hệ thống động mạch, mao mạch và tĩnh mạch:

Hình 6 Cấu tạo hệ mạch máu

+ Ở giữa là lớp cơ trơn có cơ vòng ở ngoài, cơ dọc ở trong và các sợi đàn hồi

Số lượng sợi đàn hồi ở các động mạch lớn nhiều hơn các tiểu động mạch, do đó cácđộng mạch lớn ở gần tim có tính đàn hồi cao hơn so với các động mạch ở xa tim + Trong cùng là lớp nội mô gồm các tế bào dẹt gắn trên màng liên kết mỏnglàm cho lòng động mạch trơn, nhẵn giúp giảm ma sát với dòng máu đồng thời có tácdụng làm cho tiểu cầu không thể bám vào thành mạch tránh gây ra đông máu

- Động mạch lớn có tính đàn hồi cao hơn động mạch nhỏ do có nhiều sợi đànhồi, ít sợi cơ trơn Điều này làm cho máu chảy liên tục trong hệ mạch

- Động mạch nhỏ có tính co thắt cao hơn động mạch lớn do có ít sợi đàn hồi,nhiều sợi cơ trơn Điều này giúp cho động mạch nhỏ có khả năng điều hòa lượng máuđến mao mạch

- Lòng động mạch thường nhỏ hơn lòng các tĩnh mạch tương đương do đó tốc độmáu chảy trong động mạch nhanh hơn

1.2.Tĩnh mạch

- Tĩnh mạch dẫn máu từ các mao mạch trở về tim Hệ thống tĩnh mạch của vòngtuần hoàn lớn thu nhận toàn bộ máu đỏ thẫm giàu CO2 từ các mô trả về tâm nhĩ phải,còn tĩnh mạch phổi thu nhận máu đỏ tươi giàu O2 từ các phế nang trả về tâm nhĩ trái

- Lòng tĩnh mạch bao giờ cũng rộng hơn lòng của động mạch tương đương nêntốc độ dòng máu trong tĩnh mạch chậm hơn trong động mạch và lượng máu chứa trong

hệ thống tĩnh mạch nhiều hơn lượng máu chứa trong hệ thống động mạch, chiếmkhoảng 70-85% tổng số máu của cơ thể

- Thành tĩnh mạch cũng có cấu tạo tương tự như thành động mạch nhưng mỏnghơn Điểm khác nhau cơ bản giữa tĩnh mạch và động mạch là lớp giữa của động mạchrất dày còn lớp giữa của tĩnh mạch có cấu tạo rất đơn sơ, mỏng mảnh nên hầu nhưkhông có khả năng co bóp và khả năng đàn hồi cũng rất kém Với cấu tạo lòng mạchrộng và thành mạch mỏng giúp tĩnh mạch thu hồi máu dễ dàng

- Trong lòng các tĩnh mạch lớn mà máu chảy ngược chiều trọng lực có các vantổ chim bám vào thành tĩnh mạch Các van này ngăn cản không cho máu chảy ngượctrở lại, đảm bảo cho máu chảy một chiều từ tĩnh mạch về tim

- Thành mỏng (chỉ dày 0,2 μm) chỉ được cấu tạo bởi một lớp tế bào biểu bì dẹtxếp không khít nhau Trên thành mao mạch có nhiều lỗ nhỏ và các túi ẩm bào nên quátrình trao đổi chất có thể diễn ra rất dễ dàng Thành mao mạch như một màng thấmchọn lọc các chất

- Do có tổng tiết diện lớn nhất nên tốc độ máu chảy qua mao mạch là chậm nhất(0,5 mm/giây) thuận lợi cho trao đổi chất ở mao mạch diễn ra được hiệu quả Tùy mứcđộ trao đổi chất của từng cơ quan mà số lượng, hình dáng, kích thước mao mạch có sựkhác nhau Ví dụ số mao mạch trên 1mm2 trong cơ tim nhiều hơn trong cơ vân 2 lần

- Mao mạch có hệ thống cơ thắt tiền mao mạch có tác dụng điều hòa lượng máuchảy qua mao mạch Bình thường ở người chỉ có khoảng 5% tổng mao mạch là có máuchảy qua

2.2.Tính co thắt

Là khả năng co lại của mạch máu làm cho lòng mạch hẹp lại, giảm lượng máu điqua, các động mạch nhỏ có nhiều sợi cơ trơn nên tính co thắt cao

3.Huyết áp

Huyết áp là áp lực máu tác động lên thành mạch

Tim bơm máu vào mạch từng đợt gây ra huyết áp tâm thu (huyết áp tối đa) vàhuyết áp tâm trương (huyết áp tối thiểu)

Sự biến động huyết áp trong hệ mạch:

Hình 7 Sự biến động huyết áp trong hệ mạch

Sự biến động huyết áp là do các yếu tố:

Nhịp tim và lực co tim (tim đập nhanh làm huyết áp tăng, tim đập chậm làmhuyết áp giảm

Sức cản của mạch máu (do lòng thành mạch hẹp lại do thành mạch máu bị xơvữa, làm huyết áp tăng hoặc thành mạch kém đàn hồi khi tuổi già gây bệnh cao huyếtáp)

Khối lượng máu và độ quánh của máu

Ví dụ khi mất máu thì huyết áp giảm, hoặc ăn mặn thường xuyên làm tăng thểtích máu gây bệnh cao huyết áp

4.Vận tốc máu

Là tốc độ máu chảy trong một giây

Trong hệ mạch, vận tốc máu giảm dần từ động mạch chủ (500mm/s) đến tiểuđộng mạch, vận tốc máu thấp nhất trong mao mạch(0.5mm/s) và tăng dần từ tiểu tĩnhmạch đến tĩnh mạch chủ (200-250mm/s)

Biến động của vận tốc máu trong hệ mạch liên quan đến tiết diện mạch máu vàhuyết áp Vận tốc máu trong các đoạn mạch tỉ lệ nghịch với tổng tiết diện của mạch và

tỉ lệ thuận với chênh lệch huyết áp giữa hai đầu đoạn mạch (Hình 3)

5.Nguyên nhân tuần hoàn tĩnh mạch

Máu chảy trong tĩnh mạch và trở về tim là do các yếu tố sau:

Sức bơm của tim

Sức hút của tim

Áp suất âm của lồng ngực

Hoạt động của các cơ xương và van tĩnh mạch

Ảnh hưởng của trọng lực.

6.Trao đổi chất trong mao mạch

Ở đoạn đầu mao mạch, nơi tiếp xúc với tiểu động mạch, áp lực thủy tĩnh (huyếtáp) đẩy dịch ra khỏi mạch là 36-39mmHg Trong khi đó áp suất keo (lực kéo dịch vàolòng mạch do protein huyết tương tạo ra) là 25-28mmHg à nước và các chất hòa tan(các ion, glucozo, axit amin,…) di chuyển từ lòng mạch ra dịch kẽ

Ở cuối mao mạch, nơi tiếp giáp với tiểu tĩnh mạch, áp lực đẩy dịch ra khỏi lòngmạch là 15-18 mmHg, trong khi đó áp suất keo là 25-28 mmHg Như vậy, chênh lệchgiữa lực hút và lực đẩy dịch là 10mmHg, nước và chất hòa tan di chuyển từ dịch kẽvào trong mao mạch

Ngoài ra còn có các hình thức vận chuyển tích cực, ẩm bào và khuếch tán

III TUẦN HOÀN MÁU

1 Đường đi của máu trong vòng tuần hoàn nhỏ và trong vòng tuần hoàn lớn

Máu trong vòng tuần hoàn nhỏ được bắt đầu từ tâm thất phải (1) qua độngmạch phổi (2), rồi vào mao mạch phổi (3), qua tĩnh mạch phổi (4) rồi trở về tâm nhĩtrái (5)

Máu trong vòng tuần hoàn lớn được bắt đầu từ tâm thất trái (6) qua động mạchchủ (7), rồi tới các mao mạch phần trên cơ thể (8) và các mao mạch phần dưới cơ thể(9), từ mao mạch phần trên cơ thể qua tĩnh mạch chủ trên (10) rồi trở về tâm nhĩ phải(12), từ các mao mạch phần dưới cơ thể qua tĩnh mạch chủ dưới (11) rồi cũng trở vềtâm nhĩ phải (12)

2 Bệnh và sai lệch về tim mạch

2.1 Sốc tuần hoàn

Sốc tuần hoàn xảy ra khi dòng máu tới các mô bị giảm hẳn Các chấn thương

ngoài hoặc trong gây chảy máu và làm giảm khối lượng máu chảy sẽ dẫn tới sốc giảm