Title Chuyên đề 3. Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật.doc ✅

Trang 1 CHUYÊN ĐỀ 3. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT I. TRỌNG TÂM LÍ THUYẾT. 1. Tiêu hóa: - Bản chất của tiêu hóa là biến đổi hóa học; Trong đó tinh bột được biến đổi thành glucozơ; Protein được biến đổi thành axit béo; Lipit được biến đổi thành glyxerol và axit béo. - Động vật đơn bào chỉ có tiêu hóa nội bào; Động vật đa bào có tiêu hóa ngoại bào. - Động vật có túi tiêu hóa (ví dụ thủy tức) thì vừa có tiêu hóa ngoại bào, vừa có tiêu hóa nội bào. - Ở động vật có ống tiêu hóa thì thức ăn được tiêu hóa ngoại bào. Chỉ ở các loài có ống tiêu hóa thì mới có tiêu hóa cơ học. * Khi suy luận, cần chú ý rằng hầu hết các loài động vật đa bào đều có ống tiêu hóa (trừ các loài như thủy tức, bọt biển). - Tùy theo nguồn thức ăn khác nhau, các loài động vật có ống tiêu hóa biến đổi thích nghi với thức ăn để tăng hiệu suất tiêu hóa. + Thú ăn thịt có răng nanh, răng trước hàm và răng ăn thịt phát triển, ruột ngắn. Thức ăn được tiêu hóa cơ học và hóa học. + Thú ăn thực vật có các răng để nhai và nghiền thức ăn phát triển, ruột dài. Thức ăn được tiêu hóa cơ học, hóa học và biến đổi nhờ vi sinh vật cộng sinh. Ngựa, thỏ là động vật có dạ dày đơn, có manh tràng phát triển; Trâu, bò, dê cừu là động vật có dạ dày 4 túi, manh tràng không phát triển. + Ở động vật nhai lại, thức ăn từ miệng → dạ cỏ → dạ tổ ong → miệng để nhai lại → dạ lá sách → dạ múi khế → ruột non. - Động vật không có enzim thủy phân xenlulozơ thành glucozơ. Quá trình thủy phân xenlulozơ nhờ các vi sinh vật ở trong ruột của động vật. 2. Hô hấp ở động vật: - Hiệu quả trao đổi khí của động vật phụ thuộc vào 4 đặc điểm của bề mặt trao đổi khí (Bề mặt rộng; Bề mặt mỏng và ẩm ướt; Bề mặt có nhiều mao mạch máu; Có sự lưu thông khí). - Ở động vật có 4 hình thức hô hấp chủ yếu là: Hô hấp qua bề mặt cơ thể; Hô hấp bằng hệ thống ống khí; Hô hấp bằng mang; Hô hấp bằng phổi. - Động vật đơn bào và động vật đa bào bậc thấp (ruột khoang, giun tròn, giun dẹp): Hô hấp qua bề mặt cơ thể. - Côn trùng hô hấp bằng ống khí. Ống khí phân nhánh và tiếp xúc trực tiếp với tế bào để đưa khí đến tế bào. - Hầu hết các loài sống trong nước (trừ các loài bò sát, các loài thú) đều hô hấp bằng mang. Ở cá xương, dòng máu chảy trong mao mạch song song và ngược chiều với dòng nước chảy bên ngoài mao mạch mang nên đã lấy được 80% lượng O 2 của nước khi đi qua mang. - Bò sát, chim, thứ đều hô hấp bằng phổi. + Phổi của chim được cấu tạo bởi hệ thống ống khí có mao mạch bao quanh (phổi của chim không có phế nang). Nhờ hệ thống ống khí nên khi chim hít vào và thở ra đều có không khí giàu O 2 đi qua phổi. + Sự thông khí ở phổi của bò sát, chim và thú chủ yếu nhờ các cơ hô hấp và co giãn làm thay đổi thể tích của khoang bụng hoặc lồng ngực. Sự thông khí của lưỡng cư nhờ sự nâng lên và hạ xuống của thềm miệng. 3. Tuần hoàn: - Động vật đơn bào và động vật đa bào có kích thước nhỏ thì chưa có hệ tuần hoàn. Khi chưa có hệ tuần hoàn thì các chất được trao đổi qua bề mặt cơ thể. - Hệ tuần hoàn gồm có: Dịch tuần hoàn (máu hoặc hỗn hợp máu - dịch mô); Tim; Hệ mạch máu. - Hệ tuần hoàn hở có ở đa số các loài động vật thuộc ngành thân mềm (ốc, trai) và chân khớp (tôm, côn trùng). Không có mao mạch; máu tiếp xúc và trao đổi chất trực tiếp với tế bào nên máu chảy với áp lực thấp, tốc độ chậm. - Lưỡng cư, bò sát, chim, thú: có hệ tuần hoàn kép (có 2 vòng tuần hoàn). Ở lưỡng cư và bò sát (trừ cá sấu) có sự pha trộn máu giàu O 2 với máu giàu CO 2 . - Tim có tính tự động, hoạt động theo chu kì và hoạt động theo quy luật “tất cả hoặc không có gì”. - Hệ dẫn truyền của tim gồm: Nút xoang nhĩ → Nút nhĩ thất → Bó His → Mạng Puôckin. Trong đó chỉ có nút xoang nhĩ mới có khả năng phát nhịp. - Tim co giãn nhịp nhàng theo chu kì: Nhĩ co → Thất co → Giãn chung.
Trang 2 - Huyết áp là áp lực của máu lên thành mạch. Huyết áp phụ thuộc vào: lực co tim; nhịp tim; khối lượng máu; độ quánh của máu; sự đàn hồi của mạch máu. Trong hệ mạch, càng xa tim thì huyết áp càng giảm (cao nhất ở động mạch → mao mạch → tĩnh mạch). - Vận tốc máu phụ thuộc tổng tiết diện của mạch máu, vì vậy ở mao mạch có vận tốc máu nhỏ nhất. 4. Cân bằng nội môi: - Duy trì ổn định môi trường trong của cơ thể được gọi là cân bằng nội môi. - Có 3 bộ phận tham gia vào cơ chế cân bằng nội môi: Bộ phận tiếp nhận kích thích; Bộ phận điều khiển; Bộ phận thực hiện. + Bộ phận tiếp nhận kích thích: Cơ quan cảm giác, các thụ quan ở bên trong cơ thể. + Bộ phận điều khiển: Trung ương thần kinh. + Bộ phận thực hiện: Co cơ, các tuyết nội tiết, các tuyến ngoại tiết. - Thận tham gia điều hòa cân bằng áp suất thẩm thấu nhờ khả năng tái hấp thu hoặc thải bớt nước và các chất hòa tan trong máu. - Gan tham gia điều hòa cân bằng áp suất thẩm thấu nhờ khả năng điều hòa nồng độ các chất hòa tan trong máu. - pH nội môi được duy trì ổn định từ 7,35 đến 7,45 là nhờ các hệ đệm, phổi và thận, phổi làm tăng pH bằng cách thải CO 2 ; Thận điều hòa pH bằng cách thải H + , hấp thu Na + , thải NH 3 . * Một số lưu ý để suy luận: - Nếu nhịn thở hoặc cơ thể sinh công thì độ pH máu giảm; - Nếu hở van tim thì huyết áp giảm; tăng nhịp tim và dẫn tới suy tim. - Nếu suy thận, suy gan thì áp suất thẩm thấu của máu giảm, dẫn tới phù nề. II. CÂU HỎI KHÁI QUÁT Câu 1. Hãy trình bày các phương thức tiêu hóa thức ăn thực vật của các nhóm động vật? Hướng dẫn giải - Động vật ăn thực vật gồm các nhóm: Động vật có dạ dày 4 túi, động vật có dạ dày đơn nhưng có manh tràng phát triển, động vật có dạ dày đơn nhưng manh tràng không phát triển, động vật ăn hạt. - Động vật có dạ dày 4 túi (trâu, bò, dê cừu), có quá trình biến đổi cơ học, hóa học và sinh học. Quá trình biến đổi sinh học do các vi sinh vật sống trong dạ cỏ tiến hành, xenlulozơ được thủy phân thành glucozơ, sau đó vi sinh vật sử dụng glucozơ để sinh tổng hợp protein và sinh sản làm tăng sinh khối vi sinh vật. Toàn bộ glucozơ, protein và vi sinh vật đều trở thành nguồn thức ăn của động vật nhai lại. - Động vật có dạ dày đơn và có manh tràng phát triển (ví dụ ngựa, thỏ) thì tiêu hóa sinh học diễn ra ở manh tràng. - Động vật có dạ dày đơn nhưng manh tràng không phát triển (cá loài cá, các loài ốc,...) thì hệ vi sinh vật phân bố trong ruột rất phát triển. Ruột rất dài và có hệ vi sinh vật thủy phân xenlulozơ thành glucozơ cung cấp cho động vật. - Động vật ăn hạt (các loài chim) có dạ dày phát triển để nghiền hạt. Hạt là chất giàu dinh dưỡng cho nên động vật ăn hạt không có quá trình tiêu hóa sinh học như động vật ăn cỏ. Câu 2. Giải thích vì sao vi sinh vật ở trong dạ cỏ của động vật nhai lại có thể tổng hợp protein từ xenlulozơ? Hướng dẫn giải - Vi sinh vật sống trong dạ cỏ có hệ enzim phân giải xenlulozơ trong thức ăn thành glucozơ. 6105262 n16CHOnHOn CHO . - Vi sinh vật sẽ sử dụng glucozơ 6126CHO để thực hiện hoạt động hô hấp nội bào tạo ra các sản phẩm trung gian; Sau đó lấy ure từ nước bọt của động vật để tổng hợp axit amin. Sau đó sử dụng axit amin để tổng hợp protein giúp vi sinh vật sinh trưởng, phát triển tăng sinh khối. Nguồn vi sinh vật ở trong dạ cỏ chính là nguồn thức ăn của động vật, được động vật tiêu hóa thành các chất dinh dưỡng đơn giản. - Động vật nhai lại có cơ chế tái sử dụng Urê: Urê trong máu của động vật nhai lại ít được thải qua thận mà được biến đổi thành NH 3 sau đó cung cấp cho vi sinh vật ở dạ cỏ, vừa bổ sung nguồn nitơ cho vi sinh vật, cũng chính là bổ sung nitơ cho cơ thể. Câu 3. Trong ống tiêu hóa của người, ở những vị trí nào xảy ra tiêu hóa cơ học? Vai trò của tiêu hóa cơ học ở những vị trí đó là gì? Hướng dẫn giải
Trang 3 - Trong ống tiêu hóa của người, ở tất cả các vị trí của ống tiêu hóa đều xảy ra tiêu hóa cơ học, tuy nhiên, ở các vị trí khác nhau, tiêu hóa cơ học có vai trò khác nhau. - Vai trò của tiêu hóa cơ học ở các vị trí của ống tiêu hóa: + Tiêu hóa cơ học ở miệng: cắt nhỏ, nghiền nát thức ăn và trộn đều thức ăn với nước bọt, làm cho thức ăn trở nên nhỏ, mềm, ẩm và trơn, thấm đều enzim tiêu hóa. + Tiêu hóa cơ học ở dạ dày: Nhào trộn, làm nhuyễn thức ăn; trộn đều thức ăn với dịch vị, làm cho thức ăn trở thành dạng vị trấp, tạo điều kiện thuận lợi cho biến đổi hóa học ở ruột. Ngoài ra, sự co bóp của dạ dày còn có vai trò tham gia vào quá trình điều hòa đóng mở môn vị. + Tiêu hóa cơ học ở ruột: Tiêu hóa cơ học ở ruột chủ yếu là các nhu động và phản nhu động ruột. * Nhu động ruột giúp trộn đều thức ăn với dịch tiêu hóa, tạo động lực cho sự di chuyển của thức ăn trong ống tiêu hóa, làm thay đổi thành phần dịch tiêu hóa trên bề mặt lông ruột, tăng hiệu quả hấp thu chất dinh dưỡng. Nhu động ở ruột già tạo động lực đào thải các chất cặn bã. * Phản nhu động giúp đấy thức ăn từ cuối lên đầu ruột non, làm tăng thời gian lưu lại của thức ăn trong ống tiêu hóa, giúp cơ thể hấp thu triệt để các chất dinh dưỡng. Câu 4. Vì sao nói hô hấp ở chim đạt hiệu quả cao nhất so với động vật ở trên cạn? Hướng dẫn giải Hô hấp ở chim đạt hiệu quả cao là vì: - Phổi của chim có đầy đủ các đặc điểm của bề mặt trao đổi khí. - Phổi của chim cấu tạo bởi hệ thống ống khí. Các ống khí nằm dọc trong phổi và được bao quanh bởi hệ thống mao mạch dày đặc, Phổi được thông với hệ thống túi khí phía trước và phía sau. - Khi hít vào và thở ra phổi chim không thay đổi thể tích, chỉ có túi khí thay đổi thể tích, phổi luôn có không khí giàu O 2 để thực hiện trao đổi khí với máu trong mao mạch phổi. - Phổi của chim cũng có hiện tượng dòng chảy song song và ngược chiều (dòng máu chảy trong các mao mạch trên thành ống khí luôn song song và ngược chiều với dòng không khí lưu thông trong các ống khí). - Trong phổi của chim không có khí cặn cho nên chênh lệch giữa O 2 trong mao mạch máu với O 2 trong phổi luôn cao, điều này làm tăng tốc độ khuếch tán của O 2 từ phổi vào mao mạch máu. Câu 5. a. Quá trình trao đổi khí ở côn trùng có ưu điểm gì? b. Khi huyết áp giảm đột ngột thì hoạt động hô hấp sẽ biến đổi như thế nào? Tại sao? c. Vì sao công nhân làm việc trong các hầm than thường dễ bị ngạt thở? Hướng dẫn giải a. Trao đổi khí ở côn trùng có ưu điểm: - Hệ thống ống khí của côn trùng đã giảm mức hao phí năng lượng trong trao đổi khí do các ống khí trực tiếp đưa khí đến các tế bào cơ thể → không tốn năng lượng chuyển khí trung gian qua hệ tuần hoàn. - Phương thức trao đổi khí này thích nghi với một số loài động vật có kích thức nhỏ, hệ tuần hoàn hở. b. * Khi huyết áp giảm đột ngột thì hoạt động hô hấp tăng. * Nguyên nhân: - Khi huyết áp giảm → vận tốc máu giảm → việc vận chuyển cung cấp O 2 và loại thải CO 2 giảm → lượng CO 2 trong máu cao hơn bình thường. - Sự thay đổi huyết áp, hàm lượng CO 2 trong máu sẽ kích thích các thụ cảm thể áp lực và thụ cảm thể hoá học ở cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh rồi truyền về hành tuỷ → các trung khu hô hấp ở đây sẽ tăng cường mức hoạt động, điều khiển hoạt động hô hấp tích cực hơn để loại thải CO 2 trong máu. c. Công nhân làm việc trong hầm than thường dễ bị ngạt thở vì: - Trong hầm than, hàm lượng khí O 2 giảm, hàm lượng khi CO, CO 2 tăng. - Hêmôglôbin kết hợp dễ dàng với CO tạo cacboxihêmôglôbin: HbCOHbCO - Chất cacboxihêmôglôbin HbCO là một hợp chất rất bền, khó phân li. Do đó máu thiếu Hb tự do làm cho cơ thể thiếu O 2 nên có cảm giác ngạt thở. Câu 6. a. Ống khí của chim có gì khác với ống khí của côn trùng? b. Đối với một số động vật hô hấp bằng phổi (cá voi, hải cẩu...), nhờ những đặc điểm nào giúp chúng có thể lặn được rất lâu trong nước? c. Sự tăng lên của nồng độ ion H + hoặc thân nhiệt có ảnh hưởng như thế nào đến đường cong phân li của ôxi - hêmôglobin 2HbO ? Liên hệ vấn đề này với sự tăng cường hoạt động thể lực. Hướng dẫn giải
Trang 4 a. Điểm khác biệt giữa ống khí của chim với ống khí của côn trùng. - Ống khí của chim nằm trong phổi, có mao mạch bao quanh. - Sự trao đổi khí ở các ống khí của chim là sự trao đổi khí ngoài. - Ống khí ở côn trùng không có mao mạch bao quanh. - Ở côn trùng, không phân biệt sự trao đổi khí ngoài và trao đổi khí trong, ống khí ở côn trùng phân nhánh đến tận tất cả các tế bào của cơ thể để trao đổi. b. Đặc điểm thích nghi của các loài thú sống trong nước: - Lá lách rất lớn dự trữ nhiều máu, trong máu có hàm lượng O 2 rất lớn. - Hàm lượng prôtêin myoglobin cao trong hệ cơ để tích luỹ và dự trữ O 2 - Để bảo tồn O 2 chúng hoạt động cơ ít, thay đổi độ chìm nổi của cơ thể để di chuyển trong nước 1 cách thụ động - Nhịp tim và tốc độ tiêu thụ O 2 giảm trong thời gian lặn. Máu cung cấp cho cơ bị hạn chế trong thời gian lặn. c. - Sự tăng ion H + và nhiệt độ máu làm đường cong phân li dịch về phía phải nghĩa là làm tăng độ phân li của 2HbO , giải phóng nhiều O 2 hơn. - Sự tăng giảm về ion H + và nhiệt độ máu liên quan đến hoạt động của cơ thể. Cơ thể hoạt động mạnh sẽ sản sinh ra nhiều CO 2 làm tăng ion H + và tăng nhiệt độ cơ thể cũng sẽ làm tăng nhu cầu oxi, nên tăng độ phân li 2HbO giúp giải phóng năng lượng. Câu 7. a. Phân tích những đặc điểm độc đáo giống nhau về bề mặt trao đổi khí ở cá xương và chim mà ở thú không có được giúp cá xương và chim trao đổi khí hiệu quả với môi trường sống? b. Ở người, khi nồng độ CO 2 trong máu tăng thì huyết áp, nhịp và độ sâu hô hấp thay đổi như thế nào? Tại sao? Hướng dẫn giải a. Có 2 điểm độc đáo giống nhau : * Có hệ thống mao mạch ở mang (hoặc phổi) sắp xếp luôn song song và ngược chiều với dòng nước chảy bên ngoài mao mạch của phiến mang (ống khí) tạo nên hiện tượng “dòng chảy song song và ngược chiều” giúp tăng hiệu quả trao đổi khí giữa mang với dòng nước giàu O 2 qua mang. * Có sự thông khí gần như liên tục hoặc liên tục qua bề mặt trao đổi khí : + Dòng nước chảy một chiều gần như là liên tục qua mang nhờ hoạt động nhịp nhàng của cửa miệng, thềm miệng, nắp mang và diềm nắp mang.  + Quá trình hô hấp ở phổi chim là hô hấp kép nên cả khi hít vào và thở ra ở chim đều có dòng không khí giàu O 2 liên tục qua phổi (không có khí đọng như ở thú). b. Nồng độ CO 2 trong máu tăng thì tăng huyết áp, tăng nhịp và tăng độ sâu hô hấp. Vì: Nồng độ CO 2 trong máu tăng thì làm tăng lượng H + trong máu, các iôn H + sẽ tác động lên các thụ quan hoá học ở động mạch làm phát xung thần kinh truyền về trung ương giao cảm, trung ương giao cảm sẽ kích thích hạch xoang nhĩ tăng tần số phát nhịp làm tăng nhịp tim. Mặt khác trung ương giao cảm sẽ phát xung đến trung khu hô hấp làm tăng nhịp thở, gây có thắt mạnh cơ hoành và các cơ liên sườn làm thở sâu. Câu 8. a. Nêu một số dẫn chứng chứng tỏ trung khu hô hấp ở hành não mẫn cảm với sự gia tăng nồng độ CO 2 trong máu? b. Giải thích vì sao khi trẻ em mới sinh ra lại cất tiếng khóc chào đời? c. Để tối ưu hóa hiệu quả trao đổi khí thì bề mặt hô hấp phải có những đặc điểm gì? Giải thích đặc điểm cấu tạo cơ quan hô hấp của chim thích nghi với đời sống bay lượn? Hướng dẫn giải a. Dẫn chứng: - Lao động càng nặng, nhịp hô hấp càng tăng. - Chạy nhanh, đường dài, nhịp hô hấp tăng. - Ngáp thể hiện sự mệt mỏi do tích lũy nhiều CO 2 trong máu → ngáp là thở sâu giúp thay đổi lượng khí CO 2 đó. b. Khi vừa sinh ra, cắt dây rốn, hô hấp của trẻ không còn được thực hiện nhờ cơ thể mẹ nữa → lượng CO 2 tích luỹ trong máu ngày càng cao kích thích lên các thụ thể hoá học ở cung động mạch chủ, xoang động mạch cảnh đồng thời làm gia tăng nồng độ H + kích thích lên thụ thể hoá học trung ương nằm gần trung