Giáo trình Sinh học đại cương (Nghề: Chăn nuôi - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Giáo trình Sinh học đại cương cung cấp cho người học những kiến thức như: cơ sở hóa học của sự sống; cấu trúc tế bào; sự phân chia tế bào; sự trao đổi năng lượng của tế bào; mô và tổ chức cơ thể động vật; cơ chế kiểm soát ở động vật. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình!

PHẦN 2 SINH HỌC CƠ THỂ ĐỘNG VẬT

Chương 1 MÔ VÀ TỔ CHỨC CƠ THỂ ĐỘNG VẬT

1 Mục tiêu: Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về mô và hệ cơ quan ở động

vật Giúp sinh viên hiểu tổng quát về tổ chức cơ thể động vật

2 Nội dung chương

2.1 Các loại mô động vật

Mô là một nhóm tế bào có cùng cấu trúc và chức năng Mô động vật thường được chia thành 4 loại chính: biểu mô, mô liên kết, mô cơ và mô thần kinh Chúng có ở hầu hết các động vật trừ những động vật đơn giản Các loại mô được đề cập chi tiết dưới đây chủ yếu là ở các động vật có xương sống, nhất là ở người Sự phân chia các loại mô động vật được tóm tắt trong bảng 5.1

Bảng 5.1 Các loại mô động vật

1) Biểu mô Biểu mô đơn 2) Mô liên kết Mô mạch

Biểu mô lát đơn Biểu mô khối đơn Biểu mô trụ đơn

Máu Bạch huyết

Biểu mô lát tầng Biểu mô khối tầng Biểu mô trụ tầng

cực kỳ quan trọng trong việc điều hòa sự trao đổi chất giữa các phần khác nhau của

cơ thể và giữa cơ thể với môi trường ngoài

Vì một mặt của biểu mô tiếp xúc với không khí hoặc chất dịch và mặt đối diện tiếp xúc với các lớp tế bào khác, đồng thời chúng cũng tham gia một phần trong sự di chuyển qua lại của vật chất nên hai mặt nầy có sự khác biệt Mặt tự do của biểu mô được chuyên hóa cao, thường sản sinh ra lông, tóc Chúng cũng có thể

có các hốc sâu và đôi khi được bao phủ bởi các tuyến nhờn Màng của tế bào biểu

mô có tính thấm không đồng nhất: mặt ngoài của tế bào tiếp xúc với môi trường ngoài hoàn toàn khác với phần màng tiếp giáp với các tế bào mô khác

Các tế bào biểu mô thường được chia làm 3 loại: tế bào lát, tế bào khối và tế bào trụ Các tế bào lát có dạng đĩa mỏng, dẹp Các tế bào khối

có dạng hình khối (quan sát trên lát cắt dọc) hoặc hình lục giác (quan sát trên lát cắt ngang) Các tế bào trụ cao, có dạng hình chữ nhật (quan sát lát cắt ngang)

Biểu mô có thể là biểu mô đơn chỉ gồm một lớp tế bào hoặc biểu mô tầng gồm 2 hoặc nhiều lớp tế bào Ngoài ra còn có một loại thứ ba là biểu mô giả tầng chỉ gồm một lớp tế bào nhưng các nhân tế bào không sắp xếp trên cùng một độ cao,

do đó tạo ra hình ảnh nhiều lớp tế bào Tất cả các loại biểu mô được gọi tên dựa trên

cơ sở loại tế bào và số lớp tế bào Biểu mô thường được phân cách với các mô bên dưới bằng lớp màng nền có chứa các sợi keo (Hình 5.1)

Hình 5.1 Các loại biểu mô

Các tế bào biểu mô thường trở thành các tế bào chuyên hóa như tế bào tuyến tiết các chất mồ hôi, chất dầu hoặc chất nhờn trên bề mặt biểu mô Ðôi khi một

phần của biểu mô trở nên rỗng và các tuyến đa bào được tạo thành (Hình 5.2)

Hình 5.2 Các mô tuyến 2.1.2 Mô liên kết

Trong mô liên kết, các tế bào thường được vùi trong chất cơ bản (matrix) và phân bố rải rác Phần lớn thể tích của mô liên kết là chất cơ bản, chúng có thể là chất lỏng hoặc chất rắn Mô liên kết thường được chia làm 4 loại: (1) máu và bạch huyết (gọi chung là mô mạch) (2) mô liên kết thật (3) mô sụn (4) mô xương Ba loại sau đôi khi còn được gọi là mô nâng đỡ

Máu và bạch huyết: là các mô liên kết không điển hình với chất cơ bản lỏng

Mô liên kết thật: thường khác biệt về cấu trúc nhưng chất cơ bản luôn luôn chứa một số sợi Các sợi nầy gồm 3 loại:

+ Sợi keo (collagen fiber) : rất phổ biến, được tạo thành bởi nhiều vi sợi collagen là một loại protein chiếm phần lớn lượng protein trong cơ thể động vật Các sợi nầy rất mềm dẻo nhưng ít đàn hồi

+ Sợi đàn hồi (elastic fiber) có tính đàn hồi cao, thường mỏng hơn sợi keo, được tạo thành từ protein elastin

+ Sợi lưới: phân nhánh và đan xen nhau thành một mạng lưới phức tạp Chúng rất quan trọng ở những nơi mà mô liên kết tiếp giáp với các mô khác, nhất là

ở lớp màng nền giữa biểu mô và mô liên kết

Trong mô liên kết thật có nhiều loại tế bào với chức năng khác nhau:

(1) Nguyên bào sợi (Fibroblast): tạo các protein để thành lập các sợi

(2) Ðại thực bào (Macrophage): là những tế bào có hình dạng không cố định, có khả năng di động, có nhiều ở gần các mạch máu Chúng có chuyển động kiểu amip và có thể thâu tóm các vi khuẩn, các hồng cầu chết

(3) Tế bào Mast: sản sinh ra Heparin là chất chống đông máu và Histamin làm tăng tính thấm của mao mạch

(4) Tế bào mỡ: là những tế bào được chuyên hóa cao để dự trữ mỡ Khi chúng chiếm một số lượng lớn trong mô liên kết, mô được gọi là mô mỡ (adipose tissue)

(5) Các loại bạch cầu: giúp cơ thể chống lại sự nhiễm trùng Một số bạch cầu có thể di chuyển dễ dàng giữa máu hoặc bạch huyết và mô liên kết

Tất cả các tế bào và các sợi đều được vùi trong một chất nền không định hình (chất nền nầy là một hỗn hợp của nước, protein, carbohydrate, lipid Liên hệ với chất nền

là dịch mô (tissue fluid)

Mô liên kết thật: thường được chia thành hai loại: mô liên kết thưa và

mô liên kết dầy mặc dù không có sự khác biệt rõ ràng giữa chúng

Mô liên kết thưa: được đặc trưng bởi sự sắp xếp không đều, thưa thớt của các sợi, với một số lượng lớn chất nền và nhiều loại tế bào Chúng được phân bố rộng rãi trong cơ thể động vật Phần lớn bộ khung của các tuyến bạch huyết, tủy xương, gan

là mô liên kết thưa Chúng cũng nâng đỡ, bao phủ và nối liền các thành phần của các mô khác Thí dụ: chúng liên kết các sợi cơ với nhau, liên kết da với lớp mô phía dưới, hình thành màng bao tim và xoang bụng, màng treo ruột…

Mô liên kết dầy: được đặc trưng bởi sự sắp xếp dầy đặc của nhiều sợi, một

số lượng nhỏ chất nền và tương đối ít tế bào Các sợi có thể sắp xếp không đều

thành một mạng lưới ( như trong lớp bì của da hoặc lớp màng xương) hoặc được sắp xếp theo một kiểu xác định, thường là một bó sợi song song như gân và dây chằng

Mô sụn: là một dạng chuyên hóa của các mô liên kết sợi, trong chất cơ bản giữa các tế bào thường có các chất dẻo, có ít tế bào Chúng khác nhau về kết

cấu, màu sắc và độ đàn hồi Chúng có vai trò nâng đỡ rong cơ thể người sụn thường có ở những nơi như mũi, thanh quản, khí quản, đĩa gian đốt sống, bể mặt các khớp xương, đầu xương sườn Phần lớn bộ xương ở giai đoạn phôi của động vật có xương sống đều cấu tạo từ sụn, sau đó xương dần dần phát triển và thay thế chúng

Mô xương: xương có một chất nền cứng, chứa nhiều sợi keo và một số lượng lớn nước cũng như các muối vô cơ như carbonate calci, phosphate calci Các muối

vô cơ chiếm khoảng 65% trọng lượng khô của xương trưởng thành Một ít tế bào xương được phân bố rộng rãi và được định vị ở những khoảng trống trong chất cơ bản

2.1.3 Mô cơ

Các tế bào cơ có khả năng co duỗi lớn hơn các tế bào khác trong cơ thể Chúng chịu trách nhiệm cho phần lớn các chuyển động ở động vật bậc cao Các tế bào cơ thường kéo dài và nối với nhau thành bó nhờ mô liên kết

Ở động vật có xương sống có 3 loại mô cơ:

· Cơ xương (còn gọi là cơ vân): có vai trò trong các cử động tùy ý

· Cơ trơn chịu trách nhiệm trong phần lớn các cử động không tùy ý của các nội quan

· Cơ tim: là thành phần cấu tạo của tim

2.1.4 Mô thần kinh

Nhìn chung, tất cả các chất nguyên sinh đều có tính hưng phấn (khả năng đáp ứng đối với kích thích) nhưng mô thần kinh được chuyên hóa cao cho những đáp ứng như thế Các tế bào thần kinh dễ dàng thu nhận kích thích và dẫn truyền xung động rất nhanh Mỗi tế bào có cấu tạo gồm một thân tế bào có chứa nhân và

một hoặc nhiều phần kéo dài gọi là các sợi

Các tế bào thần kinh đóng vai trò dẫn truyền thông tin trên một khoảng cách dài (một số tế bào thần kinh có thể dài đến 1m hoặc hơn) Nhiều sợi thần kinh kết hợp với nhau bởi mô liên kết tạo thành dây thần kinh Sự phối hợp chức năng giữa

mô cơ và mô thần kinh rất quan trọng đối với tất cả động vật đa bào trừ Hải miên Chúng giúp cho động vật có khả năng đáp ứng nhanh chóng với các kích thích

2.2 Các cơ quan và hệ cơ quan ở động vật

Cơ thể của các động vật đa bào đơn giản thường ít có các cơ quan riêng biệt, nhưng ở các động vật đa bào bậc cao có rất nhiều cơ quan, các cơ quan có cùng chức năng thường được sắp xếp lại thành một phức hệ gọi là hệ cơ quan

Các hệ cơ quan chính và chức năng chung của chúng được tóm tắt như sau:

1 Hệ tiêu hóa: xử lý và hấp thu các chất dinh dưỡng

3 Hệ tuần hoàn: là hệ thống chuyên chở bên trong của động vật

4 Hệ bài tiết: phóng thích các chất thải do sự chuyển hóa, điều hòa các thành phần hóa học của dịch cơ thể

5 Hệ nội tiết: các tuyến và các hormone của chúng có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nội môi

6 Hệ thần kinh: một hệ thống kiểm soát trong việc điều phối chức năng của một động vật đa bào phức tạp

7 Hệ xương: giúp nâng đỡ và xác định hình dạng ở một số động vật

8 Hệ cơ: có vai trò quan trọng trong chuyển động của động vật

9 Hệ sinh dục: có vai trò trong việc sản sinh ra các cá thể mới

2.3 Thực hành: Quan sát và vẽ hình các loại mô động vật và cấu tạo các hệ cơ quan ở động vật

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

Câu 1: Nêu các loại mô động vật? Cấu trúc và chức năng của mỗi loại?

Câu 2: Kể các hệ cơ quan ở động vật và chức năng của chúng?

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo trình thực hành Sinh Đại Cương, Bộ Môn Sinh – Khoa Khoa Học Trường ĐHCT, 2001

2 Giáo trình Sinh Đại cương A1, A2, Bùi Tấn Anh, Võ Văn Bé và Phạm Thị Nga, Trường ĐHCT, 2000

3 Sách Sinh Học Đại Cương, Phạm Thành Hổ, NXB ĐHQG TP.HCM, 2000

Chương 2 CƠ CHẾ KIỂM SOÁT Ở ĐỘNG VẬT

1 Mục tiêu: Cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ chế kiểm soát ở động vật qua

hoạt động chức năng của hệ thần kinh và hệ nội tiết

2 Nội dung chương:

2.1 Hệ thần kinh

2.1.1 Cấu tạo tế bào thần kinh

Tế bào thần kinh có thể được chia thành 3 phần chính theo cấu tạo và chức năng: (1) Thân tế bào, còn được gọi là soma;

(2) Nhiều tua ngắn được gọi là sợi nhánh;

(3) Sợi thần kinh đơn dài, gọi là sợi trục ( axon)

Thân neuron cũng tương tự như tất cả các loại tế bào khác Thân neuron nhìn chung bao gồm nhân tế bào, ty thể, thể lưới nội chất, ribosom và các bào quan khác

Sợi nhánh tiếp nhận các xung từ các tế bào khác và truyền chúng tới thân tế bào (tín hiệu hướng tâm) Tác động của những xung này có thể là kích thích hoăc ức chế Một nơron vỏ não có thể tiếp nhận các xung này từ hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn nơron

Sợi trục truyền tín hiệu từ thân tế bào tới tế bào thần kinh khác hoặc tới một tế bào

cơ Một số động vật sợi trục có thể dài hàng mét Sợi trục có thể được bao bọc bởi một lớp cách điện dược gọi là vỏ myelin, được tạo bởi các tế bào soan (Schwann)

Vỏ myelin không liền mạch mà được chia thành từng đoạn Giữa các tế bào soan là các eo (nút) Ranvier

Hình 6.1 Cấu tạo tế bào thần kinh 2.1.2 Xung thần kinh và sự dẫn truyền xung thần kinh

2.1.2.1 Xung thần kinh

Tín hiệu được lan truyền dọc theo chiều dài của một tế bào thần kinh, từ một sợi nhánh hoặc thân tế bào đến tận cùng của một sợi trục, là một tín hiệu điện phụ thuộc vào dòng ion di chuyển ngang qua màng tế bào

Khi một tế bào ở trạng thái nghỉ, chúng bị phân cực Có một sự chênh lệch về điện

tích giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào Sự chênh lệch này gọi là điện thế màng (còn gọi là điện thế nghỉ, khoảng -70 mV)

Trong tế bào thần kinh, đáp ứng chỉ xảy ra khi cường độ kích thích đạt đến một mức nhất định, gọi là điện thế ngưỡng Khi kích thích đạt đến ngưỡng, một loại đáp ứng khác gọi là điện thế động được tạo ra Ðiện thế động chính là xung thần kinh

2.1.2.2 Sự dẫn truyền xung thần kinh

Tốc độ lan truyền của điện thế động phụ thuộc đường kính của sợi trục: đường kính sợi trục càng lớn, tốc độ lan truyền càng nhanh Sự dẫn truyền liên tục trong sợi trục không có bao myelin; Sự dẫn truyền nhảy bước trong một sợi trục có bao myelin Nhiều sợi trục trong hệ thần kinh của động vật có xương sống được bao bởi lớp vỏ myelin Các kênh ion đóng mở chỉ tập trung tại các eo Ranvier và sự di chuyển của các ion qua màng sợi trục chỉ xảy ra ở các eo này, do đó điện thế động được lan truyền theo kiểu nhảy từ eo này đến eo kế tiếp

Hình 6.2 Sự dẫn truyền xung thần kinh

2.1.2.3 Sự lan truyền xung động qua synapse

Các tế bào thần kinh truyền thông tin trực tiếp đến các tế bào khác hoặc các

cơ qua synapse Tế bào truyền thông tin được gọi là tế bào trước synapse, tế bào nhận thông tin được gọi là tế bào sau synapse Ở một loại synapse phổ biến là synapse hóa học có một khe synapse phân cách giữa tế bào trước và sau synapse, vì vậy một điện thế động không thể lan truyền trực tiếp đến màng của tế bào sau synapse Thay vào đó, một loạt các sự kiện làm biến đổi tín hiệu điện của điện thế động ở tế bào trước synapse thành một tín hiệu hóa học có thể đi qua synapse, sau

đó chúng được biến đổi trở lại thành tín hiệu điện ở tế bào sau synapse

A Synapse của một tế bào thần kinh vận động B Các thành phần của synapse

Hình 6.3 Synapse 2.1.3 Các con đường thần kinh

Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận về các con đường thần kinh ở động vật

có xương sống, đặc biệt là ở người Hệ thần kinh của người được tổ chức như sau:

I Hệ thần kinh trung ương (TKTU)

- Não bộ

- Tủy sống

II Hệ thần kinh ngoại biên (TKNB)

A Hệ thần kinh dinh dưỡng gồm

- 12 cặp dây thần kinh sọ não

- 31 cặp dây thần kinh tủy sống

- Hệ giao cảm

- Hệ đối giao cảm

2.2 Hệ nội tiết ở động vật hữu nhũ

2.2.1 Các tuyến nội tiết và các hormone

6.2.1.1 Các tuyến nội tiết

Các tế bào nội tiết thường được tập hợp thành một cơ quan gọi là tuyến nội tiết Ở động vật các tuyến thường được phân biệt thành hai loại: tuyến ngoại tiết và tuyến nội tiết Các tuyến ngoại tiết (exocrine gland) sản xuất ra các chất như mồ hôi, chất nhờn, các enzim tiêu hóa và phóng thích chúng đến các vị trí thích hợp nhờ các ống dẫn Ngược lại các tuyến nội tiết (endocrine gland) là những tuyến không có ống dẫn Chúng sản xuất ra các hormone và tiết những chất nầy vào dịch

cơ thể

6.2.1.2 Các hormone

Trong cơ thể người có hơn 50 hormone đã được biết đến Về bản chất hóa học, những hormone này có thể được chia thành hai loại: hormone steroid và hormone dẫn xuất từ axit amin Hormone steroid là các phân tử lipid được hình thành từ cholesterol Hormone dẫn xuất từ các axit amin bao gồm các hormone amin (dạng biến đổi của một axit amin), hormone peptide (một sợi ngắn gồm một ít axit amin) và hormone protein

Mỗi hormone có một cấu trúc chuyên biệt được nhận biết bởi các tế bào đích Bước đầu tiên trong hoạt động của hormone là sự gắn của chúng vào một thụ

thể (receptor) Sự gắn hormone vào thụ thể sẽ phát động đáp ứng của tế bào đích

đối với tín hiệu hormone Các hormone hỗ trợ cho các hoạt động đã có sẵn, thường thông qua sự kích thích hoặc ức chế hoạt động của các enzim trong tế bào Trong một số trường hợp chúng tác động đến nhân tế bào từ đó ảnh hưởng lên hoạt động hoặc sự biểu hiện của gen Trong các trường hợp khác, chúng ảnh hưởng lên tính thấm của tế bào hoặc hoạt động của các enzim trong tế bào chất

Tác động sinh lý của các hormone thường được chia thành bốn loại: (1) kiểm soát sự tăng trưởng của cơ thể; (2) điều hòa sự sinh sản, bao gồm cả sự phát triển của các đặc tính sinh dục thứ cấp; (3) duy trì sự cân bằng nội môi; (4) cùng với hệ thần kinh điều phối các hoạt động của cơ thể

2.2.2 Các tuyến nội tiết chính ở người

Các tuyến nội tiết chính ở người

Hình 6.4 Các tuyến nội tiết chính ở người

Bảng 6.1 Tóm tắt một số hormone chính và vai trò của chúng

Nguồn Hormone Các tế bào đích và các tác động chính Thùy trước

FSH Ở buồng trứng: sự tăng trưởng của noãn

nang; phối hợp với LH gây ra sự tiết estrogen và sự rụng trứng

Ở dịch hoàn: có vai trò trong sự sinh tinh Prolactin Phát dộng sự tiết sữa của tuyến vú

Thùy sau

Tuyến yên

Vasopressin Tăng huyết áp; phát động sự tái hấp thu

nước của niệu quản Oxytocin Gây ra sự tiết sữa, sự co tử cung, sự đẻ Vùng dưới đồi TRH Kích thích sự phóng thích TSH

dụng glucose Glucagon Phát động sự phân giải glycogen và tăng

nồng độ đường huyết

Vỏ thượng thận Cortisol

Corticosterone

Phát động sự tổng hợp carbohydrate; phân hủy protein; kháng viêm

Aldosterone Giữ Na và thải K qua thận

Tủy thượng thận Epinephrine Sự huy động glycogen; tăng dòng máu

qua cơ vân, tăng sự tiêu thụ oxy; tăng nhịp đập của tim

Norepinephrine Tăng huyết áp; co động mạch và tĩnh

mạch nhỏ Dịch hoàn Androgens Các đặc tính sinh dục đực

Buồng trứng Estrogen Các đặc tính sinh dục cái

Thể vàng Progesterone Duy trì sự mang thai

2.2.3 Các phương thức tác động của hormone

Các hormone đi vào trong các tế bào đích theo nhiều cách khác nhau Một số hormone như các hormone steroid trực tiếp xuyên qua màng tế bào hoặc

gắn vào một thụ thể (Hình A) Sau đó phức hệ thụ thể-hormone gắn vào ADN và hormone biểu hiện tác dụng Một số hormone có thể đi vào trong tế bào qua các

kênh chuyên biệt và một số khác đi vào tế bào nhờ sự vận chuyển tích cực Cuối cùng, phần lớn các hormone không đi vào trong tế bào mà gắn vào các thụ thể bên ngoài tế bào Sự gắn nầy gây ra một hiệu quả bên trong tế bào, dẫn đến sự mở một kênh ion trên màng (Hình B) hoặc hoạt hóa một enzim hay một chất truyền tin thứ hai trong tế bào (Hình C)

Bên trong tế bào phương thức kiểm soát của hormone cũng khác nhau Một

số hormone như testosterone gắn vào ADN và trực tiếp ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen Kết quả là sự sản sinh ra một enzim chuyên biệt Một số khác như adrenalin kiểm soát hoạt tính của các enzim đã được tổng hợp hoặc biểu hiện tác dụng của chúng bằng sự biến đổi các protein cấu trúc

Hình 6.5 Mô hình cách thức hormone đi vào tế bào đích

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

Câu 1: Nêu cấu tạo tế bào thần kinh? Các con đường thần kinh

Câu 2: Trình bày xung thần kinh và sự dẫn truyền xung thần kinh?

Câu 3: Phân biệt tuyến nội tiết và tuyến ngoại tiết?

Câu 4: Nêu chức năng các tuyến nội tiết chính và các hormone ở người?

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo trình thực hành Sinh Đại Cương, Bộ Môn Sinh – Khoa Khoa Học Trường ĐHCT, 2001

2 Giáo trình Sinh Đại cương A1, A2, Bùi Tấn Anh, Võ Văn Bé và Phạm Thị Nga, Trường ĐHCT, 2000

3 Sách Sinh Học Đại Cương, Phạm Thành Hổ, NXB ĐHQG TP.HCM, 2000

Chương 3 SỰ TRAO ĐỔI CHẤT Ở ĐỘNG VẬT

1 Mục tiêu: Cung cấp cho sinh viên kiến thức về sự trao đổi chất ở mức độ cơ thể

thông hoạt động của hệ hô hấp và hệ tuần hoàn, hệ tiêu hóa và hệ bài tiết Qua đó, sinh viên hiểu sự trao đổi chất ở động vật và người

2 Nội dung chương:

2.1 Hệ hô hấp

2.1.1 Cấu trúc của hệ hô hấp

Đối với động vật đơn bào và động vật đa bào đơn giản, sự trao đổi khí (thu nhận O2

và thải CO2) được thực hiện nhờ quá trình khuếch tán qua màng sinh chất của tế bào

Đối với động vật đa bào phức tạp, sự trao đổi khí thông qua một hệ thống các cơ quan hô hấp đã được chuyên hóa tùy mức độ tổ chức cơ thể Một số động vật sử dụng bề mặt da của chúng như là cơ quan hô hấp như: giun đất, lưỡng cư Đa số

động vật có cơ quan hô hấp thường gặp như: mang (động vật ở nước), ống khí và

phổi (động vật ở cạn)

Mang là phần bề mặt cơ thể được gấp nếp và có nhiều mao mạch phân bố bên dưới nhằm tăng cường sự trao đổi khí Đối với sao biển, mang phân bố khắp cơ thể, giun đốt mang phân bố ở mỗi đốt, mang của những loài nhuyễn thể, giáp xác, cá…có ở

vị trí nhất định của cơ thể Dòng máu trong mao mạch mang đi ngược hướng với dòng nước qua mang làm tăng hiệu suất trao đổi khí

Hệ ống khí hiện diện ở các loài côn trùng, gồm nhiều ống khí nhỏ phân bố khắp cơ thể làm tăng bề mặt hô hấp và giúp các tế bào xung quanh trực tiếp trao đổi khí nên

hệ tuần hoàn không tham gia vào quá trình trao đổi khí

Phổi của động vật ở cạn định vị ở một phần của cơ thể Bề mặt phổi không trực tiếp tiếp xúc với các mô nên sự trao đổi khí của cơ thể thông qua hệ tuần hoàn Các động vật hô hấp bằng phổi gồm: nhện, ốc sên cạn và các động vật có xương sống Phổi có một mạng lưới dầy đặc các mao mạch nằm ngay dưới lớp biểu mô tạo thành

bề mặt hô hấp Ở phần lớn lưỡng thê, phổi như một quả bóng, không cung cấp một

bề mặt hô hấp lớn nhưng ngoài phổi, lưỡng thê còn nhận được O2 từ sự khuếch tán qua da Ngược lại, phổi của thú có một cấu trúc xốp và có hình tổ ong với một biểu

mô ẩm giữ vai trò bề mặt hô hấp Tổng bề mặt của mô đủ để trao đổi khí cho toàn

bộ cơ thể

Hình 7.1 Tiến hóa của phổi động vật có xương sống

* Cấu trúc phổi người

Hình 7.2 Sơ đồ hệ hô hấp ở người

Phổi người nằm trong xoang ngực, được bao bởi một túi có màng đôi Lớp màng trong của túi dính chặt với phía ngoài của phổi và lớp màng ngoài dính vào thành của xoang Hai lớp màng này được phân cách bởi một khoảng hẹp chứa đầy dịch Do sức căng bề mặt, hai lớp này có thể trượt lên nhau nhưng không thể tách

ra

Không khí đi vào phổi qua một hệ thống ống phân nhánh Khí đi vào hệ thống nầy qua mũi, chúng được lọc bởi các lông mũi, được sưởi ấm, làm ẩm ướt khi

đi qua xoang mũi Xoang mũi dẫn vào hầu rồi đến thanh quản có vách bằng sụn Ở

người thanh quản còn là cơ quan phát âm Từ thanh quản, không khí đi ngang qua

khí quản Khí quản được duy trì hình dạng nhờ các vòng sụn (hình chữ C) Khí

quản phân nhánh thành 2 phế quản, mỗi phế quản đi về một phổi Trong phổi, phế quản phân nhánh nhiều lần thành các ống nhỏ hơn gọi là tiểu phế quản Cuối cùng các phế quản nhỏ nhất đi vào các phế nang Lớp biểu mô mỏng của hàng triệu phế nang trong phổi giữ vai trò như một bề mặt hô hấp O2 trong không khí đi vaò phế nang theo đường hô hấp sẽ hòa tan trong lớp màng ẩm và khuếch tán qua biểu mô

đi vào lưới mao mạch chung quanh các phế nang CO2 khuếch tán từ các mao mạch

qua biểu mô của phế nang rồi đi vào không khí

2.1.2 Sự trao đổi khí ở phổi và ở mô

2.1.2.1 Sự trao đổi khí ở phổi

Ðể có thể hiểu khí được trao đổi như thế nào tại các vị trí khác nhau trong cơ thể, chúng ta cần biết rằng các chất được khuếch tán theo chiều gradient của chúng

Dù hiện diện trong không khí hay hòa tan trong nước, sự khuếch tán của khí phụ thuộc vào sự khác biệt của áp suất từng phần hay còn gọi là phân áp (partial pressure) Một chất khí sẽ luôn luôn khuếch tán từ vùng có phân áp cao đến vùng có phân áp thấp Ở mực nước biển, tổng áp suất của khí quyển là 760 mmHg Vì khí quyển có 21% O2 (tính theo thể tích) nên phân áp O2 (ký hiệu là PO2) là 0,21 x 760

= 160 mmHg Phân áp CO2 (PCO2) ở mực nước biển là 0,23 mmHg Khi nước phơi bày trong không khí, lượng khí hòa tan vào nước sẽ phụ thuộc vào độ hoà tan và phân áp của nó trong không khí Sự cân bằng đạt được khi phân tử khí đi vào và đi

ra khỏi dung dịch có cùng tốc độ Ở thời điểm này, khí có phân áp trong dung dịch bằng với phân áp trong không khí

Máu theo động mạch phổi đến phổi có PO2 thấp và PCO2 cao hơn khí tại phế nang do đó CO2 khuếch tán từ máu vào không khí trong phế nang còn O2 của không khí hòa tan vào chất dịch bao ngoài biểu mô và khuếch tán vào mao mạch Khi máu

từ phổi vào tỉnh mạch phổi trở về tim, chúng có PO2 tăng và PCO2 giảm Từ tim máu nầy được bơm vào hệ tuần hoàn lớn đi đến các mô Ở các mao mạch phân bố tại các mô sự chênh lệch phân áp giữa máu ở mao mạch và dịch kẽ ở mô có xu hướng làm O2 khuếch tán từ máu vào dịch kẽ và CO2 đi từ dịch kẽ vào máu Ðiều này xảy ra vì sự hô hấp tế bào nhanh chóng làm giảm lượng O2 và tăng lượng CO2 trong dịch kẽ Sau khi máu đã nhả O2 và nhận CO2, chúng trở về tim bằng tĩnh

mạch Máu lại được bơm lên phổi để trao đổi khí tại phế nang

2.1.2.2 Sự trao đổi khí ở mô

* Sắc tố hô hấp và sự chuyên chở O2

Vì O2 ít hòa tan trong nước nên rất ít O2 được chuyên chở trong máu dưới dạng hòa tan Ở phần lớn động vật, O2 được chuyên chở bởi các sắc tố hô hấp trong

máu Các sắc tố nầy thường là các protein Nhiều protein chuyên chở O2 được

tìm thấy trong máu của các động vật không xương sống Một trong số nầy là Hemocyanin có chứa đồng làm cho máu có màu xanh lơ Loại sắc tố này thường có

ở những động vật thuộc ngành chân khớp (Arthropoda) và ngành thân mềm (Mollusca) dưới dạng hòa tan trong huyết tương

Ở phần lớn động vật có xương sống, sắc tố hô hấp là Hemoglobin có trong tế bào hồng cầu Hemoglobin gồm 4 đơn vị nhỏ gọi là nhóm Hem Mỗi nhóm có một nguyên tử sắt tại trung tâm Vì các nguyên tử sắt là nơi gắn O2 nên mỗi phân tử Hemoglobin có thể chuyên chở 4 phân tử O2 Hemoglobin nhận O2 trong phổi hoặc mang và nhả O2 trong các phần còn lại của cơ thể Trong sự gắn và nhả O2, có sự phối hợp giữa bốn đơn vị của Hemoglobin Sự gắn O2 vào một đơn vị sẽ làm các đơn vị còn lại thay đổi cấu hình và tăng ái lực đối với O2, do đó nhanh chóng dẫn đến việc gắn ba O2 còn lại Tương tự, khi một đơn vị nhả O2, ba đơn vị còn lại cũng hơi biến dạng và giảm ái lực đối với O2

Cơ chế phối hợp trong việc gắn và nhả O2 được chứng minh bằng đường

cong phân ly (dissociation curve) của Hemoglobin (Hình 7.7) Vượt quá giới

Hình 7.3 Đường cong phân ly của Hb

hạn của PCO2 (nơi đường cong phân bố có dạng dốc đứng), một sự thay đổi rất ít

của PO2 cũng sẽ làm cho Hemoglobin gắn hoặc nhả một lượng O2 đáng kể

Như các protein khác, cấu trúc của Hemoglobin rất nhạy cảm với sự thay đổi của các yếu tố môi trường Vì CO2 phản ứng với nước để thành lập HCO3-, một mô hoạt động sẽ làm giảm pH của môi trường chung quanh nó và kích thích Hemoglobin cung cấp nhiều O2 hơn

(1) Các cation chính trong huyết tương là Na+, Ca++, K+ và Mg++ Các anion chính là Cl-, HCO3-, HPO4 , HPO4- và SO4 Các ion này chiếm khoảng 0.9% trọng lượng của huyết tương ở động vật hữu nhũ, hơn 2/3 là NaCl

Nồng độ của từng ion trong huyết tương được duy trì hằng định và được điều hòa nhờ nhiều yếu tố, đặc biệt là thận và các cơ quan bài tiết khác cũng như một số hormone Sự ổn định nầy được gọi là sự cân bằng nội môi (homeostasis), đặc biệt cần thiết cho các chức năng của cơ thể Khi nồng độ của các ion trong huyết tương tăng sẽ dẫn đến sự tăng các ion nầy trong dịch mô, gây ra những rối loạn nghiêm trọng Nồng độ của các ion nầy cũng rất quan trọng trong việc xác định độ pH của dịch cơ thể

(2) Các protein huyết tương chiếm khoảng 7 - 9% trọng lượng huyết tương, gồm ba loại chính: fibrinogen, albumin và globulin, hầu hết đều được tổng hợp từ gan Các protein nầy có vai trò quan trọng trong việc xác định áp suất thẩm thấu của huyết tương, ảnh hưởng đến sự trao đổi chất ở mao mạch và sự cân bằng nước của

cơ thể Chúng giúp ổn định pH của huyết tương cũng như kiểm soát độ nhớt của huyết tương

Ngoài ra, khi liên kết với các hormone, acid béo hoặc các lipid, một

số vitamin và các chất khoáng, các protein sẽ hổ trợ cho sự vận chuyển các chất nầy bởi máu Thêm vào đó, fibrinogen và một số globulin có vai trò trong sự đông máu, một số globulin khác tham gia vào đáp ứng miễn nhiễm

(3) Các chất hữu cơ trong huyết tương gồm glucoz, các chất béo, phospholipid, acid amin, acid lactic và cholesterol Một số được hấp thu từ ruột, một số đi vào máu từ gan Acid lactic là sản phẩm của sự đường phân, chúng được chuyên chở từ máu vào gan Tại đây một số được dùng để tái tổng hợp carbohydrate, một số sau đó được oxy hoá thành CO2 và H2O Cholesterol có vai trò chính là tiền chất (precursor) của hầu hết các hợp chất steroid quan trọng trong cơ thể

(4) Huyết tương cũng chuyên chở các sản phẩm thải có nitơ từ các cơ quan bài tiết như thận Ở động vật hữu nhũ, những chất thải nầy chủ yếu ở dạng ure, một

số ít là ammonia và acid uric

(5) Trong số các sản phẩm được huyết tương chuyên chở, các hormone có vai trò đặc biệt quan trọng

(6) Có ba chất khí chính hòa tan trong huyết tương Một là N2 khuếch tán từ phổi vào máu, trơ về mặt sinh lý Hai khí khác là CO2 và O2 đặc biệt quan trọng

* Huyết cầu: Gồm các tế bào máu: hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu

+ Hồng cầu

Các hồng cầu của người là những tế bào nhỏ, hình đĩa lõm hai mặt, không có nhân Thông thường có khoảng 5triệu hồng cầu/1mm3 máu Mặc dù số lượng hồng cầu được duy trì ổn định ngày này qua ngày khác, vẫn có một số tế bào chết đi và một số mới được sinh ra Thời gian sống bình thường của một hồng cầu là 120 ngày Mỗi giây có hơn 2 triệu hồng cầu bị phá hủy chủ yếu trong gan và tụy, tại đây chúng bị nuốt bởi các đại thực bào Cũng có những tế bào thực bào trong các hạch bạch huyết để phá hủy những tế bào hồng cầu thoát từ máu vào hệ bạch huyết

Ở cơ thể trưởng thành, các hồng cầu được sản sinh từ các nguyên bào trong tủy xương Các tế bào hồng cầu chưa trưởng thành có nhân, ti thể và bộ Golgi nhưng

về cuối giai đoạn phát triển, chúng mất nhân và các bào quan khác, tích tụ nhiều hemoglobin, sau đó đi vào máu

Phân tử Hemoglobin (Hb) là một protein hình cầu có bốn chuỗi polypeptide Mỗi chuỗi đều có chứa một nhóm phụ phức tạp gọi là nhóm Hem, có một nguyên tử Fe ở trung tâm

Chức năng của hồng cầu là chuyên chở O 2 , CO 2 và duy trì hệ đệm của máu

+ Bạch cầu

Các tế bào bạch cầu của người có nhân lớn, hình dạng không đều Chúng được tạo ra từ các nguyên bào đặc biệt trong tủy xương và được phóng thích vào dòng máu Ngoài máu, bạch cầu còn có rất nhiều trong hệ bạch huyết Chúng cũng

có khả năng di chuyển tự do trong các mô liên kết Một số có chuyển động kiểu amip và có thể thoát ra khỏi mạch máu và mạch bạch huyết bằng các xuyên qua thành mạch ở chỗ tiếp giáp giữa các tế bào nội bì Thực chất các tế bào bạch cầu di chuyển trong một hệ thống liên tục bao gồm máu, bạch huyết và các mô liên kết Các tế bào bạch cầu khác nhau giữ vai trò rất quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể

+ Tiểu cầu

Tiểu cầu là những mảnh tế bào nhỏ, không màu, có nhiều hạt, kích thước nhỏ hơn hồng cầu rất nhiều Tiểu cầu được sản sinh ra khi tế bào chất của các tế bào tủy xương bị tách ra đi vào máu và thực hiện chức năng đông máu

Chức năng chính của tiểu cầu là giải phóng Thromboplastin để gây đông máu Khi gặp một vật lạ hay bề mặt tiếp xúc nhám, tiểu cầu sẽ ngưng kết thành cục nhờ đó đóng kín vết thương Ngoài ra khi tiểu cầu bị vỡ chúng sẽ phóng thích serotonin gây co mạch để cầm máu

2.2.1.2 Sự đông máu

Sự đông máu là một sự thích nghi tiến hóa cho sự sửa chữa cấp thời của hệ tuần hoàn và để ngăn cản sự mất quá độ của dịch cơ thể khi mạch máu bị tổn thương Sự đáp ứng tức thời của mạch máu là khép lại, làm cho máu chảy chậm lại Các tiểu cầu ở vùng nầy cũng dính vào nhau và dính vào mô tổn thương, tạo ra một đám tiểu cầu bị ngưng kết Các tế bào khác có thể đan xen vào các sợi làm căng cục máu Các sợi nầy được hợp thành từ các protein fibrin Sợi fibrin được thành lập trong quá trình đông máu khi một protein tan trong huyết tương là fibrinogen được biến đổi thành fibrin không hòa tan Mặc dù quá trình nầy rất phức tạp và gồm hàng loạt phản ứng, để đơn giản nó có thể được tóm gọn lại trong hai phản ứng sau:

Quá trình bắt đầu khi bề mặt của mạch máu bị tổn thương phóng thích ra một chất gọi là thromboplastin, chất nầy kết hợp với các protein khác của máu tạo thành một phức hợp được hoạt hóa Phức hợp nầy biến đổi protein của huyết tương là prothrombin thành thrombin Ion Ca++ và một phospholipid chuyên biệt trên bề mặt của tiểu cầu cần thiết để cho quá trình xảy ra Bước cuối cùng của quá trình là

thrombin biến đổi fibrinogen thành fibrin

2.2.2 Hệ tuần hoàn

Con người và các động vật có xương sống khác có hệ tuần hoàn kín, gọi là

hệ tim mạch

- Hệ tuần hoàn ở cá: Tim có hai ngăn là tâm thất và tâm nhĩ Hệ mạch chỉ có một vòng đơn giản

- Hệ tuần hoàn ở lưỡng cư: Tim có 3 ngăn gồm hai tâm nhĩ và một tâm thất chung Hệ mạch có 2 vòng tuần hoàn

- Hệ tuần hoàn ở bò sát: Thằn lằn, rắn, rùa tim có 3 ngăn Chỉ riêng ca sấu có vách ngăn tim thành hai tâm thất tách biệt

- Hệ tuần hoàn ở chim và động vật có vú: Tim 4 ngăn, và có vách ngăn ngăn cách hoàn toàn máu giàu O2 và máu giàu CO2

Hệ tuần hoàn có cấu trúc và chức năng hoàn thiện nhất là lớp chim và thú Ở đây chúng ta nghiên cứu sinh lí tuần hoàn thông qua hệ tuần hoàn người

2.2.2.1 Con đường tuần hoàn

Có hai vòng tuần hoàn:

Vòng tuần hoàn phổi: Từ tâm thất phải, máu theo động mạch phổi tới phổi

(máu đỏ sẫm ít O2 và nhiều CO2) Tại đây, chúng thu nhận O2 và thải CO2 rồi trở về tâm nhĩ trái của tim

Vòng tuần hoàn hệ thống: Máu từ tâm nhĩ trái (máu đỏ tươi nhiều O2 và ít CO2) qua tâm thất trái vào động mạch chủ sau đó phân thành nhiều nhánh đi tới các mao mạch Sau đó, máu theo tĩnh mạch chủ trở về tâm nhĩ phải của tim (máu đỏ sẫm ít O2 và nhiều CO2) được tiếp tục bơm lên phổi để trao đổi khí

Hình 7.4 Mô hình hệ tuần hoàn của người

2.2.2.2 Sự bơm máu

* Hoạt động của tim

- Chu kỳ tim: Tim hoạt động mang tính chu kỳ Một chu kỳ tim bắt đầu bằng

pha co đồng thời của hai tâm nhĩ trái và phải Máu di chuyển xuống tâm thất Sau

đó, hai tâm thất cùng co máu tràn vào động mạch chủ và động mạch phổi Khi tim

co máu di chuyển theo chiều từ tâm nhĩ đến tâm thất và từ tâm thất sang động mạch

mà không đi ngược lại nhờ các van tim

- Tính tự động của tim: Các tế bào cơ tim có tính tự động nghĩa là chúng có

khả năng tự đập theo một kiểu riêng, không cần sự kích thích từ hệ thần kinh Tuy nhiên, nhịp đập của tim cũng được điều hòa một phần nhờ các kích thích từ hai dây thần kinh, một làm tăng và một làm giảm nhịp đập của tim

- Tiếng tim và điện tim: Nhịp đập của tim (số lần tim co bóp trong một phút)

ở người bình thường trong trạng thái nghỉ là 70 lần /phút nhưng thay đổi tùy theo từng cá thể Trong lúc đập, tim phát ra những âm thanh đặc biệt, có thể nghe được

dễ dàng bằng một ống nghe (stethoscope) Ðầu tiên là một âm dài, trầm được tạo ra

do sự đóng của các van nhĩ thất khi tâm nhĩ co Tiếp theo là một âm ngắn, đục và cao được tạo ra do sự đóng các van bán nguyệt Tiếng tim bình thường là một dấu hiệu báo cho các bác sĩ biết rằng tất cả các van đều hoạt động thích hợp Nếu một van bị tổn thương và không thể đóng lại hoàn toàn, một âm thanh như tiếng gió thổi

có thể nghe được khi máu rò rĩ ngược qua van nầy Van tim càng tổn thương nhiều thì hoạt động của tim càng kém hiệu quả

Khi tim co, cơ tim trải qua một loạt thay đổi điện thế Những thay đổi nầy có thể được phát hiện bằng cách cắm điện cực vào da và ghi lại bằng một dụng cụ gọi

là điện tâm kế (electrocardiograph) Những bất thường trong hoạt động của tim sẽ làm thay đổi dạng của điện tâm đồ (electrocardiogram)

* Huyết áp và tốc độ của dòng máu

Huyết áp là áp lực của máu lên thành mạch Huyết áp cao nhất ở động mạch chủ trong phần nối với tim, giảm đều ở những phần xa hơn của động mạch chủ và các nhánh động mạch, giảm rất nhanh ở các động mạch nhỏ và mao mạch

Tốc độ dòng máu có khuynh hướng giảm khi máu di chuyển qua các nhánh động mạch và các động mạch nhỏ, tốc độ thấp nhất ở mao mạch và lại tăng lên trong các tĩnh mạch nhỏ và tĩnh mạch Tốc độ của dòng máu tỉ lệ nghịch với bề mặt cắt ngang: bề mặt cắt ngang càng lớn, tốc độ dòng máu càng chậm

* Chức năng của mao mạch

Các mao mạch xâm nhập vào tất cả các phần của mọi mô Dòng máu di chuyển trong mao mạch chậm hơn nhiều so với trong động mạch hoặc tĩnh mạch

Sự di chuyển chậm của dòng máu cho phép quá trình trao đổi chất xảy ra nhiều lần

Sự trao đổi vật chất giữa máu trong mao mạch và dịch mô ngoài mao mạch xảy ra theo ít nhất là một trong ba cách:

(1) vật chất có thể di chuyển hoàn toàn bằng sự khuếch tán qua màng của một tế bào nội bì trên thành mao mạch, ngang qua tế bào chất của tế bào, và đi ra

(2) sự vận chuyển có thể xảy ra thông qua một số lượng lớn các không bào trong các tế bào nội bì Các không bào nầy thu nhận vật chất bằng sự nội nhập bào ở một phía của tế bào, di chuyển ngang qua tế bào và sau đó phóng thích vật chất bằng sự ngoại xuất bào ở phía đối diện;

(3) khoảng trống giữa các tế bào kế cận nhau (khe = cleft) trong mao mạch của hầu hết các phần cơ thể cho phép sự thấm lọc nước và phần lớn các chất hòa tan, trừ protein

Hình 7.5 Sơ đồ trình bày cơ chế của sự lọc các chất qua thành mao mạch 2.3 Hệ tiêu hóa

2.3.1 Cấu trúc hệ tiêu hoá

Vì người là một động vật ăn tạp, tiêu thụ cả động vật lẫn thực vật nên hệ thống tiêu hóa của người đã được chuyên hóa thích nghi với nhiều loại thức ăn khác nhau Hệ thống tiêu hóa của người được minh họa trong hình Nó bao gồm một ống dài gọi là ống tiêu hóa cùng với các cơ quan có liên quan như gan và tụy Ở người trưởng thành, ống tiêu hóa là một ống dài khoảng 9m bắt đầu từ miệng → thực quản → dạ dày → ruột non → ruột già → hậu môn Mỗi đoạn có cấu trúc và chức năng khác nhau

Hình 7.6 Hệ thống tiêu hóa của người 2.3.2 Sự tiêu hoá bằng enzim ở người

* Sự tiêu hoá carbohydrat

Sau khi đã biết qua về ống tiêu hóa của người từ miệng đến hậu môn, chúng

ta hãy xem xét tiếp những thay đổi hóa học xảy ra trong thức ăn có carbohydrate khi

nó đi qua hệ thống ống phức tạp nầy Có ba nguồn carbohydrate chính trong khẩu phần ăn của người: sucroz (một đường đa); lactoz (đường trong sữa) và tinh bột Sự tiêu hóa bằng enzim bắt đầu từ miệng Nước bọt có chứa enzim amylaz, bắt đầu nhưng chưa hoàn toàn thủy phân tinh bột thành glucoz Mặc dù amylaz xúc tác phản ứng thủy phân tạo ra một ít glucoz, nhưng thường nó chỉ tạo ra các phân tử đường đôi là maltoz Các phân tử nầy sau đó sẽ tiếp tục được tiêu hóa ở ruột non Vì thức

ăn chỉ ở miệng trong một thời gian ngắn nên amylaz ít có cơ hội để hoạt động ở đây Nó tác động chủ yếu bên trong mỗi viên thức ăn sau khi chúng được nuốt vào thực quản và đi xuống dạ dầy

Tuy nhiên, khi xuống đến dạ dày, thức ăn chịu tác động của dịch vị được tiết

ra bởi các tuyến trên thành dạ dày và sự thủy phân tinh bột ngừng lại Có lẽ chỉ có khoảng 3 đến 5% tinh bột được tiêu hóa là bị thủy phân bởi amylaz Dịch vị có chứa

nhiều HCl, làm cho các chất trong dạ dầy rất acid (pH ở giữa 1,5 và 2,5) pH thấp nhanh chóng làm bất hoạt amylaz nên rất ít hoặc không có sự tiêu hóa carbohydrat xảy ra trong dạ dầy

Trong ruột non, sự tiêu hóa carbohydrate được hoàn tất Khi một phần thức

ăn được tiêu hóa đi từ dạ dầy đến tá tràng, tính acid của nó (thông qua các hormone chuyên biệt) kích thích sự phóng thích các chất tiết từ hai cơ quan là tụy tạng và gan vào tá tràng Tụy tạng là một cơ quan lớn, nằm ngay dưới dạ dầy, có nguồn gốc trong giai đoạn phôi như là một phần phát triển ra ngoài của ống tiêu hóa và nối với

tá tràng bằng ống tụy

Khi thức ăn đi vào tá tràng, tụy tạng tiết ra một hỗn hợp của các enzim đi qua ống tụy vào tá tràng Hỗn hợp nầy bao gồm các enzim tiêu hóa tất cả ba loại thức ăn chính là carbohydrate, lipid, protein cũng như một số có thể tiêu hóa acid nucleic Một trong các loại enzim của tụy tạng là amylaz tụy tác động giống như amylaz của nước bọt nghĩa là cắt tinh bột thành các phân tử đường maltoz Chúng quan trọng hơn các amylaz của nước bọt vì chúng tiêu hóa phần lớn tinh bột

Như vậy, dưới tác dụng của amylaz trong miệng và trong ruột non, tinh bột

bị cắt thành các phân tử đường đôi là maltoz, nhưng vẫn chưa tạo ra các phân tử glucoz tự do Các enzim khác phải hoàn tất quá trình tiêu hóa Những enzim nầy thực ra là các protein ngoại vi của màng tế bào lót trong ống ruột, hướng các vị trí hoạt động của chúng về phía xoang ruột Các đường đôi được tiêu hóa thành đường đơn khi chúng tiếp xúc các enzim nầy Enzim maltaz xúc tác cho sự cắt maltoz,

sucraz cho sự cắt sucroz và lactaz cho sự cắt lactoz Các sản phẩm cuối cùng của sự tiêu hóa carbohydrate là các phân tử đường đơn Sự hấp thu các đường đơn

qua màng của các tế bào ruột là nhờ sự vận chuyển tích cực Mỗi phân tử đường có một phân tử chuyên chở đặc hiệu Từ đó các đường đơn được vận chuyển vào mao mạch và được mang đến các phần khác nhau của cơ thể

* Sự tiêu hoá protein

Sự tiêu hóa protein bắt đầu trong dạ dầy và kết thúc trong ruột non Enzim chính của dịch vị là pepsin sẽ tiêu hóa protein Pepsin chỉ có tác dụng trong một môi trường acid mạnh không thể thủy phân toàn bộ protein thành acid amin Nó chỉ cắt các liên kết peptide giữa một số acid amin chuyên biệt, đặc biệt là tyrosine và phenylalanin, làm cho chuỗi polypeptid dài bị cắt thành nhiều sợi ngắn hơn

Như vậy tại sao thành của ống tiêu hóa cấu tạo bởi protein lại không bị tiêu hóa bởi enzim nầy? Có hai lý do:

Một là do lớp màng nhầy lót bên trong thành ống tiêu hóa bão vệ ống tránh khỏi tác động của enzim Khi lớp màng bão vệ nầy bị phá hủy, enzim bắt đầu ăn lan

ra một phần của lớp màng lót, gây ra bệnh loét dạ dầy (ulcer) Ða số trường hợp, sự loét phát sinh là phát triển do nhiễm một loài vi khuẩn đặc biệt là Helicobacter

pylori

Hai là, tuyến dạ dày không tiết ra enzim pepsin hoạt động mà tiết ra một tiền chất bất hoạt là pepsinogen Tiền chất bất hoạt của enzim thường được gọi chung là các zymogen HCl trong dịch vị sẽ biến đổi pepsinogen thành pepsin bằng cách cắt

bỏ 42 acid amin từ một đầu của phân tử pepsinogen làm bộc lộ vị trí hoạt động của enzim Vì acid và pepsinogen được tiết bởi hai loại tế bào khác nhau nên chúng không thể hòa trộn với nhau trước khi được tiết vào xoang vị Khi pepsinogen được biến đổi thành pepsin hoạt động, chính pepsin lại có thể hoạt hóa các pepsinogen được thêm vào

Khi thức ăn có tính acid đến ruột non, tụy tạng phóng thích các enzim khác cũng tác động trong sự tiêu hóa protein Giống như pepsin, trypsin và chymotrypsin (hai enzim tiêu hóa protein của tuyến tụy) chỉ cắt đứt các liên kết peptid giữa một số acid amin chuyên biệt Trypsin và Chymotrypsin cũng được tiết ra dưới dạng bất hoạt (zymogen) là trypsinogen và chymotrypsinogen Trong ruột non, trypsinogen được biến đổi thành trypsin hoạt động (bằng cách cắt bỏ 6 acid amin tận cùng của chuỗi polypeptid) nhờ enzim enterokinaz do tuyến ruột tiết ra Trypsin được tạo thành sẽ cắt bỏ hai đoạn ngắn bên trong chuỗi polypeptid của chymotrypsinogen Phân tử còn lại là chymotrypsin hoạt động gồm ba chuỗi polypeptide riêng biệt được nối với nhau bằng các liên kết disulfid

Tóm lại, hoạt động của pepsin trong dạ dày và của trypsin cùng chymotrypsin từ tụy tạng chỉ cắt protein thành những đoạn có chiều dài khác nhau, nhưng chưa tạo ra các acid amin tự do Những enzim nầy được gọi là endopeptidaz tức là các enzim xúc tác sự thủy phân các liên kết peptid giữa các acid amin chuyên biệt bên trong protein, không phải là các liên kết nối với acid amin ở đầu tận cùng của chuỗi Một nhóm enzim khác, gọi là exopeptidaz, xúc tác sự tách các acid amin