Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Khai thác một số chuyên đề hay và khó phần sinh lí động vật bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia

Chia sẻ: Ngaynangmoi | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu đề tài là vận dụng các kiến thức cơ bản phần sinh lí động vật để xây dựng các tình huống dạy học có vấn đề, bao gồm các kênh hình (bảng biểu, hình vẽ), các kênh chữ, hệ thống câu hỏi, bài tập vận dụng để rèn luyện khả năng tư duy học sinh, rèn luyện khả năng tự học, khả năng tự khái quát của học sinh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Khai thác một số chuyên đề hay và khó phần sinh lí động vật bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia

a 1
KHAI THÁC MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HAY VÀ KHÓ PHẦN SINH LÍ ĐỘNG VẬT BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA Trần Mộng Lai. THPT chuyên Phan Bội Châu, Sinh học Phần I. Đặt vấn đề Việc bồi dưỡng học sinh giỏi chưa bao giờ là một công việc nhẹ nhàng đối với tất cả các giáo viên, tuy nhiên đây lại là một công việc đầy tính sáng tạo và thú vị. Theo quan điểm đổi mới chương trình hiện nay đó là tang cu ̆ ̛ơng đao tao ̀ ̀ ̣ học sinh giỏi theo hương “day cach hoc”; xay d ́ ̣ ́ ̣ ̂ ựng chương trình theo hương ́ ́ ̉ ̀ ̀ ộng lực tự hoc, t “phat triên va duy tri đ ̣ ự nghien c ̂ ưu”, tang cu ́ ̆ ̛ơng ren luy ̀ ̀ ẹn cac ̂ ́ ky nang “v ̃ ̆ ạn dung kiên th ̂ ̣ ́ ưc đê giai quyêt vân đê” va “nang l ́ ̉ ̉ ́ ́ ̀ ̀ ̆ ực tim hiêu kham ̀ ̉ ́ ́ ́ ́ ́ ̣ ̀ ̉ pha (phat minh/sang chê)”, đinh hinh phâm chât cua h ́ ̉ ọc sinh giỏi: đam me, sang ̂ ́ ̣ ̀ ỉ, kha nang phat minh va sang chê. tao, bên b ̉ ̆ ́ ̀ ́ ́ Trong các chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế thì chuyên đề sinh lí động vật bao gồm nhiều hệ cơ quan liên quan chặt chẽ với nhau, kiến thức liên hệ thực tiễn khá rộng. Các đề thi học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế hiện nay có số lượng câu hỏi về sinh lí động vật chiếm khá lớn. Hiện nay chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn học sinh tự học phần sinh lí động vật một cách hiệu quả nhất. Từ thực tế trên, tôi tiến hành đề tài: “Khai thác một số chuyên đề hay và khó phần sinh lí động vật bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia”. 2
Phần II. Nội dung nghiên cứu Trong đề tài này tôi vận dụng các kiến thức cơ bản phần sinh lí động vật để xây dựng các tình huống dạy học có vấn đề, bao gồm các kênh hình (bảng biểu, hình vẽ), các kênh chữ, hệ thống câu hỏi, bài tập vận dụng để rèn luyện khả năng tư duy học sinh, rèn luyện khả năng tự học, khả năng tự khái quát của học sinh. Các sơ đồ bảng biểu thường đưa ra các kết quả thí nghiệm, hoặc các tình huống giả định, từ đó sẽ đặt ra các câu hỏi kiểm tra, đánh giá năng lực của học sinh. Để có các câu hỏi phần vận dụng thì cần có các số liệu thông qua bảng biểu, đồ thị. Vì vậy trong đề tài, tôi đã cố gắng tập hợp các bảng biểu, đồ thị để phân tích các kiến thức, nêu ra cách tạo các tình huống để rèn luyện khả năng tư duy của học sinh, phát triển các năng lực cần có của một học sinh giỏi môn sinh học. Mỗi sơ đồ đều là sự đúc kết của những nội dung kiến thức nhất định, vì vậy việc tập hợp hệ thống tình huống qua các sơ đồ, bảng biểu là rất quan trọng để giảng dạy, bồi dưỡng và kiểm tra đánh giá học sinh giỏi. Thông qua hệ thống sơ đồ, bảng biểu tôi thấy học sinh học tập rất hào hứng, phát triển tư duy, khi sử dụng vào các đề kiểm tra cũng có tác dụng phân loại thí sinh rất tốt. Hiện nay các đề học sinh giỏi vòng 1 chọn học sinh giỏi Quốc gia và vòng 2 chọn đội tuyển dự thi Olympic Quốc tế, chủ yếu là các câu hỏi có hình ảnh, bảng biểu. Đặc biệt là các đề Quốc tế, hầu hết các câu hỏi đều sử dụng sơ đồ bảng biểu, hình ảnh, yêu cầu học sinh xử lí số liệu, các tình huống thực tế hoặc giả định. Do thời lượng của sáng kiến kinh nghiệm có hạn, nên trong đề tài này tôi chủ yếu đưa ra các tình huống điển hình của chuyên đề sinh lí động vật để hướng dẫn cách khai thác kiến thức, cách đặt ra các câu hỏi để đánh giá năng lực học sinh. Các tình huống tôi sử dụng trong đề tài này là tôi đã vận dụng các câu hỏi, bài tập tình huống trong các đề thi học sinh giỏi Quốc Gia, Quốc tế. 1. Một số nội dung chọn lọc trong hệ tuần hoàn. A. Phân tích đường cong về ái lực của sắc tố hô hấp hêmôglôbin đối với ôxi. Hêmôglôbin (Hb) được cấu tạo từ 4 tiểu phần (Hình 1), mỗi tiểu phần liên kết được với 1 phân tử O2, mỗi Hb liên kết được với 4 phân tử O 2. Điều đặc biệt ở đây là ái lực của Hb với O 2 liên quan đến số phân tử O2 liên kết với Hb. Đường cong phân li của hêmôglôbin có dạng hình chữ S là do có sự phối 3
hợp của 4 tiểu đơn vị của hêmôglôbin. Khi một trong 4 chuỗi polipeptit liên kết được với O2 thì sự biến đổi cấu hình không gian của nó lại kích thích các phân tử bên cạnh thay đổi cấu hình làm tăng ái lực liên kết với O 2 của nó. Như vậy, chỉ cần gia tăng một ít phân áp O2 của môi trường cũng nhanh chóng làm gia tăng mức độ liên kết với O2 của hêmôglôbin. Ái lực của Hb với O2 chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố ngoại cảnh như phân áp O2, nhiệt độ, độ pH. Hình 2: Phân tích ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến đường cong phân li HbO2. 4
Đường cong B là đường cong chuẩn, trong điều kiện bình thường. Khi đọc các đề thi thì hướng dẫn học sinh sẽ lấy đường cong này làm chuẩn, sau đó sẽ suy ra các đường cong khác. Đường cong chuẩn có dạng chữ S, thay đổi theo phân áp O2. Khi phân áp O2 tăng thì tỉ lệ % bão hoà Hb và O2 cũng tăng nhưng sẽ đạt đến trị số bão hoà. Khi học sinh nắm chắc được cơ chế gắn của Hb và O 2; các yếu tố ảnh hưởng đến đường cong này, giáo viên sẽ khai thác các tình huống thực tế và giả định để rèn tư duy học sinh. Trên đồ thị hình 2 cho thấy, nếu H + trong máu tăng, tức là pH máu giảm; nhiệt độ tăng, phân áp CO2 tăng thì đường cong lệch sang phải, tăng phân li HbO2. Ngược lại, nếu H+ giảm (pH tăng), nhiệt độ giảm, phân áp CO2 giảm thì đường cong lệch sang trái, nghĩa là tăng sự kết hợp HbO2. Những yếu tố này thay đổi do nhiều nguyên nhân như hoạt động thể lực, chuyển hoá, dùng thuốc có tính axit, bazơ. Ngoài ra có thể so sánh mức độ bão hoà O2 của các loại sắc tố khác nhau: miôglôbin là sắc tố dự trữ O2 trong cơ, ái lực của nó với O2 sẽ cao hơn Hb. Các động vật khác nhau sống trong các môi trường khác nhau sẽ có ái lực giữa Hb và O2 cũng khác nhau. Ví dụ, các động vật sống trên núi cao, do nồng độ O2 thấp nên sẽ có ái lực của Hb với O2 cao hơn so với động vật sống ở đồng bằng. Trường hợp Hb của thai nhi khi nằm trong bụng mẹ có sự thay đổi về cấu trúc so với người trưởng thành: 5
Từ giai đoạn phôi : HbE gồm 2 mạch α và 2 mạch ε. Giai đoạn 3 tháng → Lọt lòng: HbF gồm 2 mạch α và 2 mạch γ. Giai đoạn lọt lòng → 3 tháng tuổi: HbF chiếm 20% và HbA chiếm 80%. Giai đoạn 3 tháng tuổi → trưởng thành: HbA gồm 2 mạch α và 2 mạch β. Sự thay đổi này là một đặc điểm thích nghi của cơ thể, trong bụng mẹ, Hb của bào thai phải có ái lực với O2 cao hơn ái lực Hb của mẹ với O2 thì bào thai mới lấy được O2 từ cơ thể mẹ. Từ những phân tích ở trên, giáo viên sẽ tạo ra các tình huống có vấn đề để giảng dạy, phát triển năng lực tư duy của học sinh. Tình huống 1: Hình 3: mô tả 2 đường cong phân li HbO2 ở 2 loài khác nhau. Cho các ví dụ sau: (I) Mèo và hổ. (II) Gà và lợn. (III) Rắn và thỏ. (IV) Voi và chuột nhắt. Hãy cho biết loài nào ứng với đường cong 1, loài nào ứng với đường cong 2? Giải thích. Trả lời: Các động vật này đại diện cho các trường hợp khác nhau về ảnh hưởng của ngoại cảnh đến sự kết hợp của Hb và O2. (I) Mèo ứng với đường cong 2, hổ ứng với đường cong 1. Do mèo có kích thước nhỏ, tỉ lệ S/V lớn, trao đổi chất của mèo mạnh hơn hổ, H+ trong máu và thân nhiệt của mèo cũng cao hơn nên sự phân li HbO 2 của mèo mạnh hơn hổ. H+ trong máu cao và thân nhiệt cao đều làm tăng sự phân li của Hb với O2. (II) Gà ứng với đường cong 2, lợn ứng với đường cong 1. Do gà có thân nhiệt cao hơn, trao đổi chất mạnh hơn nên đường cong lệch về phía bên phải. Khi quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh, kèm theo H+ trong máu và thân nhiệt đều tăng, dẫn đến tăng phân li HbO2. (III) Rắn ứng với đường cong 1, thỏ ứng với đường cong 2. Do rắn là động vật biến nhiệt nên trao đổi chất ít, đường cong lệch về phía bên trái. Còn thỏ là động vật đẳng nhiệt nên trao đổi chất mạnh hơn, giải phóng nhiều CO 2, thân nhiệt cao hơn nên đường cong lệch về phía bên phải. 6
(IV) Voi ứng với đường cong 1, chuột nhắt ứng với đường cong 2. Do voi có kích thước lớn, tỉ lệ S/V của voi nhỏ hơn chuột nhắt nên trao đổi chất ở voi có tốc độ nhỏ hơn. Nên đường cong phân li HbO2 của voi lệch về phía bên trái. Như vậy kích thước cơ thể, kiểu thân nhiệt, môi trường sống đều ảnh hưởng đến đường cong phân li của HbO2. Tình huống 2: Khả năng lấy O2 từ môi trường của nhiều động vật có thể được phản ánh qua đường cong phân ly hêmôglôbin của chúng. Hình 4 thể hiện đường cong phân ly hêmôglôbin của hai nhóm cá thể có kích thước, khối lượng và mức độ trưởng thành tương đương của hai loài cá I và II. Hãy trả lời và giải thích cho các câu hỏi dưới đây. Trong hai loài cá I và II, a. loài nào sống ở vùng nước chảy nhanh hơn? b. loài nào có tốc độ trao đổi chất thấp hơn? c. loài nào sống ở vùng nước sâu hơn? Trả lời: a. Loài II hay sống ở vùng nước chảy mạnh hơn. Do ở vùng nước chảy mạnh hơn có nồng độ (phân áp) O2 cao hơn, nên ái lực Hb với O2 thấp hơn, ứng với đường cong bên phải. b. Loài I có tốc độ trao đổi chất thấp hơn. Do tốc độ trao đổi chất thấp tiêu thụ ít O2 và thải ít CO2 trong máu, nên ái lực Hb với O2 cao hơn, ứng với đường cong bên trái. c. Loài I sống ở vùng nước sâu hơn. Do vùng nước sâu hơn có nồng độ O 2 thấp hơn, ái lực của Hb với O2 cao hơn, ứng với đường cong bên trái. Nhận xét: trong một câu hỏi, có rất nhiều tình huống về phân ly hêmôglôbin với O2. Nhưng học sinh cần nắm được các nguyên tắc về sự phân li Hb với O2: Môi trường nhiều O2 thì ái lực Hb với O2 thấp hơn môi trường ít O2. Ví dụ các động vật vật sống trên núi cao, nơi có nồng độ O2 thấp thì ái lực của Hb với O2 sẽ cao hơn so với sống ở đồng bằng. Các loài cá sống ở môi trường 7
nước chảy sẽ có nhiều O2 hơn động vật sống ở môi trường nước đứng, nên ái lực của Hb với O2 của động vật vùng nước chảy thấp hơn cá sống ở vùng nước đứng. Động vật trao đổi chất mạnh thì ái lực Hb với O 2 thấp hơn động vật có trao đổi chất thấp hơn. Nguyên nhân là do khi hoạt động mạnh thì thải ra nhiều CO2, dẫn đến nồng độ ion H+ trong máu tăng, pH giảm, thân nhiệt tăng, từ đó làm giảm ái lực của Hb với O2. Ví dụ HbO2 bão hoà của gà cao hơn HbO2 bão hoà của thỏ, do gà hoạt động trao đổi chất mạnh hơn thỏ; HbO2 bão hoà của rắn (động vật biến nhiệt) cao hơn HbO 2 bão hoà của thỏ (động vật đẳng nhiệt). Tình huống 3: Dựa vào sự hiểu biết về ái lực của sắc tố hô hấp đối với ôxi, hãy cho biết trong số các đường cong A, B, C và D ở hình 5, đường nào là đường cong phân li ôxi của: (1) Hêmôglôbin trong máu người bình thường đang nghỉ ngơi, hít thở bình thường. (2) Miôglôbin. (3) Hêmôglôbin trong máu người uống thuốc aspirin làm tăng nồng độ H+ trong máu. (4) Hêmôglôbin trong máu người ở trạng thái nghỉ ngơi và đang hít thở với nhịp tăng dần. Hãy giải thích các phương án trên. Trả lời: Đường cong A là của miôglôbin, Đường cong B là của người ở trạng thái nghỉ ngơi và đang hít thở với nhịp tăng dần. Đường cong C là của người bình thường đang nghỉ ngơi, hít thở bình thường. Đường cong D là người uống thuốc làm tăng nồng độ H+ trong máu. 8
Giải thích: Ta nhận ra các đường cong B, C và D là của hêmôglôbin vì hêmôglôbin liên kết và nhả ôxi một cách linh hoạt hơn nhiều so với miôglôbin để đáp ứng chức năng vận chuyển ôxi trong khi đó miôglôbin có chức năng dự trữ ôxi nên nó liên kết chặt chẽ hơn với ôxi vì thế đường cong phân li của nó phải là A. Ở các đường cong B, C, D: trước hết ta chọn ra người ở trạng thái bình thường đó là C, các đường cong khác đều chịu ảnh hưởng của ngoại cảnh. Đường cong C là của người bình thường đang nghỉ ngơi, hít thở bình thường. Đường cong B là của Hêmôglôbin trong máu của người đang ở trạng thái nghỉ ngơi và hít thở với nhịp tăng dần. Người này sẽ có phân áp O2 cao hơn những người khác nên tỉ lệ kết hợp HbO2 cao hơn. Đường cong D là người uống thuốc aspirin làm tăng nồng độ H+ trong máu. Khi H+ trong máu tăng sẽ làm tăng phân li HbO2. Vì vậy giảm tỉ lệ bão hoà HbO2. Tóm lại, qua phân tích lí thuyết và các câu hỏi trích từ các đề thi học sinh giỏi Quốc gia, đề thi học sinh giỏi Quốc tế tôi nhận thấy rằng: học sinh cần phải học được các nguyên lí của đường cong phân li HbO2, nắm được ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến sự phân li của đường cong HbO 2. Từ đó sẽ trả lời được các tình huống của đề thi. B. Mối quan hệ giữa huyết áp, thể tích máu và các bệnh về tim Lí thuyết căn bản: trong một chu kì tim, khi tâm nhĩ co sẽ tống phần máu còn lại trong tâm nhĩ xuống tâm thất. Khi tâm thất co, làm tăng áp lực trong tâm thất, đầu tiên là van nhĩ thất sẽ đóng lại, tâm thất co tiếp (giai đoạn co đẳng tích) cho đến khi áp lực trong tâm thất cao hơn trong động mạch sẽ làm mở van thất động (van tổ chim), đây chính là giai đoạn tâm thất co tống máu. Sau đó tâm thất dãn, đầu tiên là van thất động đóng lại khi áp lực trong tâm thất nhỏ hơn áp lực trong động mạch. Tâm thất tiếp tục dãn sẽ làm mở van nhĩ thất, máu từ trong tâm nhĩ sẽ xuống tâm thất. Giai đoạn tâm thất dãn sẽ trùng với giai đoạn tâm nhĩ dãn nên gọi là pha dãn chung. Tim có tính tự động nhưng chịu ảnh hưởng của trung khu điều hoà tim mạch. Do đó các yếu tố ngoại ảnh sẽ ảnh hưởng gián tiếp đến sự co bóp của tim, từ đó ảnh hưởng đến nhịp tim, huyết áp… Tình huống 1. Hình 6 mô tả sự thay đổi huyết áp và thể tích máu ở trong một ngăn (buồng) tim trong một chu kỳ tim. 9
Hãy phân tích sự thay đổi của huyết áp và thể tích máu ở các giai đoạn P Q, QR, RS, SP. Hãy cho biết, các giai đoạn đó ứng với giai đoạn nào trong một chu kì tim. Trả lời: Đây là mô tả về tâm thất trái: Giai đoạn PQ: thể tích máu tăng nhiều, từ 60ml lên 130ml còn huyết áp tăng nhẹ, đây là giai đoạn tâm thất giãn, tâm nhĩ co, van nhĩ thất mở, máu chảy xuống tâm thất. Giai đoạn QR: thể tích máu không tăng nhưng huyết áp tăng mạnh, đây là giai đoạn tâm thất co đẳng tích. Giai đoạn đầu làm van nhĩ thất đóng, cuối chu kì khi áp lực trong tâm thất cao hơn trong động mạch thì van thất động mở. Giai đoạn RS: tâm thất co tống máu, do áp lực của tâm thất cao hơn động mạch nên sẽ làm mở van thất động, máu từ tâm thất tống vào động mạch chủ, lúc này thể tích máu trong tâm thất giảm nhanh. Giai đoạn SP: tâm thất giãn đẳng tích, huyết áp giảm nhanh nhưng thể tích tâm thất không thay đổi. Lúc này van thất động đã đóng lại, nhưng van nhĩ thất vẫn chưa mở. Thực ra sơ đồ hình trên chỉ là kiểm tra lại lí thuyết về chu kì hoạt động của tim. Để nắm được về hoạt động của các van tim, học sinh cần nhớ: “van nhĩ thất luôn mở, chỉ đóng khi tâm thất co, van thất động (van bán nguyệt) luôn đóng, chỉ mở khi tâm thất co. Một số học sinh nhầm lẫn: máu chảy từ tâm nhĩ xuống tâm thất vào pha nào? Nhiều bạn sẽ trả lời là khi tâm nhĩ co, câu này không chính xác. Bởi vì ở pha dãn chung thì máu vẫn từ tâm nhĩ xuống tâm thất, lúc này tâm nhĩ đang dãn. Từ đồ thị hình trên, nếu tim bị các bệnh về van thì đồ thị sẽ bị biến dạng. Trong trường hợp bị hở van nhĩ thất thì khi tâm thất co sẽ làm một phần máu bị trào ngược lên tâm nhĩ, điều này dẫn đến máu đi vào động mạch sẽ 10
giảm, làm giảm huyết áp. Thể tích máu trong giai đoạn co đẳng tích của tâm thất sẽ giảm đi. Nếu hẹp van nhĩ thất thì máu xuống tâm thất sẽ giảm. Nếu hở van bán nguyệt thì trong giai đoạn đầu tâm thất dãn, sẽ làm một phần máu trong động mạch chảy ngược về tâm thất. Làm huyết áp động mạch lúc tâm thất trương bị giảm đáng kể, máu đi nuôi cơ thể cũng sẽ giảm. Các trường hợp trên đều có thể dẫn đến điều hoà ngược làm tim đập nhanh và mạnh hơn để cung cấp đủ máu cho cơ thể, sau một thời gian có thể dẫn đến suy tim. Tình huống 2: Hình 7. (A, B, C) dưới đây thể hiện sự thay đổi áp lực và thể tích máu trong tâm thất trái ở 3 người khác nhau. Hãy cho biết mỗi trường hợp A, B, C là phù hợp với mỗi người nào sau đây? Giải thích. (1) Người bị hở van nhĩ thất trái. (2) Người bị hẹp van bán nguyệt trái. (3) Người khỏe mạnh bình thường. Trả lời: (3) Người khỏe mạnh bình thường: đồ thị hình A, vì so với 2 hình còn lại thì huyết áp và thể tích tâm thất thu đều bình thường, huyết áp tối đa của tâm thất là 120 mm Hg. Thể tích tâm thất tống máu là 120 – 40 = 70 ml. (2) B, vì dựa vào đồ thị hình B: thể tích máu ở tâm thất trái cuối tâm thu cao hơn bình thường. Áp lực tống máu của tâm thất trái cũng cao hơn bình 11
thường trong kỳ tâm thu → Hẹp van bán nguyệt trái. Chứng tỏ tâm thất không tống máu hết vào động mạch, do đó tim phải co bóp mạnh hơn, làm tăng huyết áp. Trường hợp bệnh nhân này sau một thời gian có thể gây suy tim. (1) C, vì: huyết áp tâm thu
Khi học về nội tiết phải nắm được kiến thức cơ bản: nguồnnơi tạo ra hooc môn, đíchnơi mà hooc môn tác động và con đường truyền hooc môn. Mỗi loại hooc môn lại có sơ đồ riêng, học sinh cần nắm kĩ các sơ đồ này để trả lời các câu hỏi vận dụng. Hiện nay các bệnh về nội tiết khá nhiều, dựa vào các tình huống thực tế về các bệnh mà giáo viên có thể đặt ra các tình huống để khai thác khả năng tư duy của học sinh. Sơ đồ tổng quát về các loại hooc môn trong cơ thể: 13
Vùng dưới đồi tiết ra các yếu tố giải phóng hướng đến tuyến yên, từ tuyến yên sẽ tiết ra các hooc môn hướng đến các cơ quan trả lời hoặc các tuyến nội tiết khác. Các hooc môn ở các tuyến sau có thể liên hệ ngược âm tính hoặc liên hệ ngược dương tính lên các tuyến trên như vùng dưới đồi hoặc tuyến yên. Sai hỏng về nội tiết có nhiều dạng, có thể phụ thuộc vào cơ quan nguồn, cơ quan đích hay đường truyền hooc môn. Các câu hỏi khai thác về nội tiết chủ yếu là về các bệnh do rối loạn các hooc môn, rối loạn các tuyến nội tiết. Sau đây tôi chỉ khai thác một số tình huống nổi bật mà đề thi thường khai thác: Thác hoocmon của tuyến thượng thận. Giải thích sơ đồ: khi có tín hiệu từ môi trường, ví dụ như stress (căng thẳng), vùng dưới đồi sẽ tiết ra yếu tố giải phóng (CRH) tác động lên thuỳ trước tuyến yên, thuỳ trước tuyến yên tiết ra hooc môn ACTH tác động lên vỏ thượng thận. Vỏ thượng thận sẽ tiết ra các hooc môn corticoit, gồm cortisol và andosteron. Các hooc môn này gây ra phản ứng stress dài hạn, có thể làm tăng đường huyết, huyết áp, ức chế hệ miễn dịch. Các hooc môn corticoit lại liên hệ ngược âm tính lên vùng dưới đồi và tuyến yên. Cũng là tín hiệu stress nhưng nếu đi theo con đường thần kinh thì lại tác động lên tuỷ thượng thận (tuỷ thượng thận bắt nguồn từ các tế bào thần kinh), tiết ra 2 loại hooc môn là epinephrine (adrenalin) và norepinephrine 14
(noradrenalin) gây ra phản ứng stress ngắn hạn: tăng nhịp tim, huyết áp, tăng nhịp thở. Các hooc môn thuộc tuỷ trên thận có tác dụng nhanh hơn. Một số tình huống về nội tiết Tình huống 1: Hoocmon cortisol của miền vỏ tuyến thượng thận kích thích phân giải prôtêin và lipit. Bảng dưới đây cho biết mức nồng độ các hoocmon cortisol, ACTH (hoocmon kích thích vỏ tuyến trên thận) và CRH (hoocmon giải phóng hướng vỏ tuyến trên thận) ở 6 mẫu xét nghiệm (kí hiệu P1 – P6). Mẫu P1 P2 P3 P4 P5 P6 Hoocmôn Cortisol Thấp Thấp Bình thường Cao Thấp Cao ACTH Cao Thấp Bình thường Cao Thấp Cao CRH Cao Thấp Bình thường Cao Cao Thấp a. Hãy cho biết bốn mẫu nào trong sáu mẫu (P1 – P6) tương ứng với bốn bệnh nhân được chẩn đoán: (1) Ưu năng tuyến yên, (2) Giảm nhạy cảm thụ thể với ACTH ở vỏ tuyến trên thận, (3) Bị stress kéo dài, (4) Tăng nhạy cảm của thụ thể với cortisol ở vùng dưới đồi. Giải thích. b. Ưu năng tuyến trên thận kéo dài (mãn tính) ảnh hưởng đến kích thước tuyến yên và khối lượng cơ thể như thế nào? Giải thích. Trả lời: Nguyên tắc để xác định: theo chiều xuôi: vùng dưới đồi tiết CRH kích thích tuyến yên tiết ACTH, hooc môn này kích thích vỏ tuyến thượng thận tiết ra cortisol. Cơ chế liên hệ ngược: cortisol sẽ ức chế ngược lên tuyến yên và vùng dưới đồi, ức chế tiết ACTH và CRH. Nếu một bộ phận nào đó hỏng chức năng sẽ dẫn đến rối loạn tiết hooc môn. Quan sát số liệu ở bảng ta có thể dự đoán được bộ phận nào bị hỏng. Bệnh nhân (1): ưu năng tuyến yên: làm tăng hooc môn ACTH, kéo theo tăng cortisol, 2 hooc môn này ức chế ngược lên vùng dưới đồi làm giảm tiết CRH. Bệnh nhân (1) thuộc P6: ACTH và cortisol cao còn CRH thấp. Bệnh nhân (2): giảm nhạy cảm thụ thể với ACTH ở vỏ tuyến trên thận, làm giảm tiết cortisol, giảm ức chế ngược lên tuyến yên và vùng dưới đồi nên ACTH và CRH tăng. Vậy (2) là P1. Bệnh nhân (3): bị stress kéo dài làm tăng CRH, dẫn đến tăng ACTH, kéo theo tăng cortisol. Vậy (3) là P4. Bệnh nhân (4) Tăng nhạy cảm của thụ thể với cortisol ở vùng dưới đồi , làm cho các hooc môn CRH, ACTH, cortisol đều thấp. Vậy (4) là P2. 15
Nhận xét: như vậy nếu nắm được sơ đồ cơ chế tác động của hooc môn ta dễ dàng suy ra được bộ phận nào bị hỏng, bộ phận nào hoạt động quá mức hay hoạt động quá yếu. Tình huống 2: thác hooc môn của tuyến giáp 16
Ví dụ: Trong một thí nghiệm, những con chuột được chia thành 3 lô. Một lô tiêm hoocmôn vùng dưới đồi CRH (hooc môn kích thích tuyến yên sản sinh ACTH). Một lô tiêm TSH (hoocmôn kích thích tuyến giáp). Lô còn lại (đối chứng) tiêm dung dịch sinh lí. Sau hai tuần, người ta xác định khối lượng của một số tuyến nội tiết và khối lượng cơ thể của các lô chuột. Kết quả thu được như sau: Lô đối chứng Lô TN 1 Lô TN 2 Tuyến yên (mg) 12,9 8,0 14,5 Tuyến giáp (mg) 250,0 500,0 250,0 Tuyến trên thận (mg) 40,0 40,0 75,0 Khối lượng cơ thể (g) 400,0 252,0 275,0 Lô TN 1 và lô TN 2 được tiêm loại hoocmôn nào? Giải thích kết quả thí nghiệm. Trả lời: Lô 1 được tiêm TSH và lô 2 được tiêm CRH. Giải thích: Ở lô 1 tiêm TSH, TSH tăng làm tăng khối lượng tuyến giáp (từ 250 mg lên 500 mg) và gây tăng tiết tiroxin. + Tăng tiroxin gây điều hòa ngược âm tính lên vùng dưới đồi làm giảm tiết hooc môn giải phóng CRH. Hooc môn CRH giảm, làm tuyến yên giảm khối lượng (từ 12,9 mg xuống 8 mg). + Tăng tiroxin làm tăng tốc độ chuyển hóa, tăng sử dụng vật chất và năng lượng, làm khối lượng cơ thể giảm (từ 400 g xuống 252 g). Ở lô 2 tiêm CRH, CRH tăng, làm tăng khối lượng tuyến yên (từ 12,9 mg lên 14,5 mg) và gây tăng tiết ACTH. + ACTH tăng cao làm tăng khối lượng tuyến trên thận (từ 40 mg lên 75 mg) và gây tăng tiết cortizol. + Tăng cortizol làm tăng phân giải prôtêin và lipit, làm khối lượng cơ thể giảm (từ 400 g xuống 275 g). Tình huống 3: Hình dưới đây thể hiện kiểu hình đặc trưng của 3 nhóm chuột trưởng thành (a, b, c) cùng loài, cùng lứa tuổi, cùng giới tính và được nuôi cùng một loại thức ăn. Các chuột này thuộc 3 nhóm chuột có con đường tín hiệu leptin khác nhau. 17
Các chuột sau đó được phẫu thuật nối tuần hoàn theo từng cặp, nuôi trong 6 tuần, cho ăn tự do. Sự thay đổi kiểu hình ngoài được ghi lại dưới đây. a. Mỗi nhóm chuột (a), (b), (c) là tương ứng với mỗi nhóm chuột nào sau: (1) đột biến leptin, (2) đột biến thụ thể leptin, (3) bình thường (BT)? b. Nối tuần hoàn giữa chuột BT và chuột (c), sau 6 tuần thì khối lượng của chuột BT và chuột (c) thay đổi như thế nào? Trả lời: a. Chuột (b) và (c) béo phì chứng tỏ (a) là chuột bình thường. Chuột (b) nối với chuột (a) hoặc chuột (b) với chuột (c) thì chuột (b) đều béo phì, chứng tỏ chuột (b) bị đột biến hỏng thụ thể leptin. Vậy chuột (c) bị đột biến leptin. b. Khi nối tuần hoàn giữa chuột bình thường và chuột (c), chuột (c) sẽ có leptin từ chuột (a), nên khối lượng chuột (c) sẽ giảm đi. Còn chuột bình thường bị thiếu leptin nên khối lượng sẽ tăng. 18
Các hooc môn liên quan đến béo phì: Khi nắm được vai trò của các loại hooc môn này, học sinh sẽ suy luận được các trường hợp bị rối loạn hooc môn liên quan đến béo phì. 3. Một số vấn đề về điện thế thần kinh. Điện thế thần kinh đề cập đến điện thế nghỉ và điện thế hoạt động. Điện thế nghỉ là sự chênh lệch về điện thế giữa hai bên màng tế bào khi tế bào không bị kích thích, phía trong màng tế bào tích điện âm so với phía ngoài màng tích điện dương. Nguyên nhân có điện thế nghỉ chủ yếu là 3 yếu tố sau đây: + Nồng độ ion kali bên trong tế bào cao hơn bên ngoài. + Các cổng kali mở nên các ion K+ ở sát màng tế bào đồng loạt đi từ trong ra ngoài tế bào và tập trung ngay sát mặt ngoài màng tế bào, làm cho mặt ngoài tích điện dương so với mặt trong tích điện âm. + Bơm NaK vận chuyển ion K+ từ bên ngoài trả vào phía bên trong màng tế bào giúp duy trì nồng độ ion K+ bên trong tế bào cao hơn bên ngoài tế bào. Điện thế hoạt động là sự biến đổi điện thế nghỉ ở màng tế bào từ phân cực sang mất phân cực, đảo cực và tái phân cực. Trong quá trình này có sự di chuyển của các ion Na+, ion K+ vào và ra khỏi tế bào. + Khi có kích thích: đầu tiên kênh Na+ mở, các ion Na+ ồ ạt từ bên ngoài đi vào bên trong màng tế bào tạo nên hiện tượng khử cực và đảo cực, lúc này mặt trong trở nên dương hơn so với mặt ngoài màng tế bào. Tiếp theo đó, kênh Na + 19
đóng, kênh K+ mở, ion K+ ồ ạt đi ra ngoài màng tế bào, gây ra hiện tượng khử cực, sau đó là tái phân cực. Sự biến đổi điện thế màng đó sẽ gây ra sự biến đổi tính thấm của màng ở điểm kế tiếp và cơ chế dịch chuyển ion Na +, K+ lại tiếp tục theo chu kì như vậy; nhờ đó xung thần kinh được lan truyền trên sợi trục thần kinh. + Đối với sợi thần kinh không có bao miêlin, xung thần kinh lan truyền liên tục từ vùng này sang vùng khác kề bên. + Trên sợi trục thần kinh có bao miêlin, xung thần kinh lan truyền theo lối nhảy cóc, từ eo Ranvie này sang eo Ranvie khác. Do lan truyền theo lối nhảy cóc nên tốc độ lan truyền của xung thần kinh trên sợi trục thần kinh có bao miêlin nhanh hơn so với trên sợi thần kinh không có bao miêlin. + Mức độ tiến hoá của hệ thần kinh liên quan đến tỉ lệ tế bào nơron có bao mielin. Từ kiến thức cơ bản, giáo viên tạo ra các tình huống biến đổi điện thế để phát triển khả năng tư duy của học sinh. Tình huống 1: Một tế bào thần kinh có điện thế nghỉ là 70mV. Có hai trường hợp sau đây: a. Tế bào thần kinh tăng tính thấm đối với ion canxi (biết rằng nồng độ canxi ở dịch ngoại bào cao hơn dịch nội bào). b. Bơm NaK của nơron hoạt động yếu đi (do rối loạn chuyển hóa). Trường hợp nào làm thay đổi (tăng phân cực, giảm phân cực) hoặc giữ nguyên điện thế nghỉ? Giải thích. Trả lời: Trường hợp a. Làm thay đổi điện thế nghỉ. Iôn canxi mang điện tích dương đi vào làm trung hoà bớt điện tích âm, từ đó làm giảm phân cực ở màng tế bào. Trường hợp b. Làm thay đổi điện thế nghỉ. Do làm giảm chuyển K+ vào trong tế bào, giảm chuyển Na+ ra ngoài tế bào, (bơm Na/K mỗi lần bơm đồng thời 2K+ vào và 3Na+ ra). Nhận xét: điện thế nghỉ được kí hiệu là 70mV, dấu trừ kí hiệu điện thế nghỉ chứ không phải nó có giá trị âm. Điện thế nghỉ được tạo ra do sự chênh lệch các ion trong và ngoài màng tế bào. Trong đó có sự linh hoạt của ion K+, ion này di chuyển từ trong ra ngoài màng. Nếu khi lượng ion K + dịch chuyển ra ít hơn do các yếu tố nào đó hoặc do 1 loại ion dương nào đó di chuyển từ ngoài vào bên trong thì sẽ làm giảm điện thế nghỉ. 20