• Khả năng thay cũ đổi mới Là hoạt động chuyển hóa gồm các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sống gồm 2 quá trình: Quá trình đồng hóa: thu nhận vật chất là chất dinh dưỡng để cơ thể xây dựng hình thể, tồn tại, phát triển. Quá trình dị hóa: phân giải vật chất và năng lượng để cơ thể hoạt động, đào thải các sản phẩm chuyển hóa ra khỏi cơ thể.
Cấu trúc chức năng của màng tế bào
Thành phần của màng tế bào
Lipid Protein Glucid
• Cấu tạo: ty thể có ở tất cả các tế bào, hình cầu hoặc sợi dài có hai màng Trong lòng ty thể chứa chất gel với nhiều enzym hòa tan là những enzym của chu trình Krebs
• Chức năng : sản sinh và tích trữ năng lượng cho tế bào dưới dạng ATP
• Cấu tạo: nhân có cấu trúc màng đôi, bên trong chứa nhiễm sắc thể và hạch nhân
+ Phân bào nguyên nhiễm: nhiễm sắc thể tự nhân đôi, phân chia cho mỗi tế bào con một bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n
+ Phân bào giảm nhiễm: tế bào mầm phân chia cho mỗi tế bào con một bộ nhiễm sắc thể đơn bội n
+ Sao mã tạo mRNA để sinh tổng hợp protein cho tế bào.
• Cấu tạo chức năng: trung thể là một trung tâm tổ chức các ống vi thể gồm hai trung tử nằm vuông góc với nhau Mỗi trung tử có 9 mặt, mỗi mặt có 3 ống vi thể.
• Chức năng: là bào quan điều hòa tiến trình phân bào Khi thực hiện nhiệm vụ, hai trung tử tách ra thành hai cực của thoi gián phân
MẠNG LƯỚI NỘI BÀO TƯƠNG (ENDOPLASMIC RETICULUM) VÀ RIBOSOM
• Cấu tạo chức năng: mạng lưới nội bào tương có cấu trúc như là một hệ thống ống dẫn chằng chịt và phát triển rộng khắp tế bào chất
+ Sinh tổng hợp protein và lipid
• Cấu tạo: bộ Golgi được tạo thành bởi các túi màng dẹt xếp chồng lên nhau, sinh ra từ đoạn chuyển tiếp không hạt của mạng lưới nội bào tương có hạt
+ Là nơi tiếp nhận các sản phẩm từ mạng lưới nội bào tương, tích trữ tạm thời và cô đặc thành các chất tiết, chuẩn bị bài xuất ra ngoài
+ Bổ sung lại màng tế bào và màng các bào quan khác như ty thể
• Cấu tạo: tiêu thể có cấu tạo màng đơn, bên trong chứa nhiều enzym thủy phân Tiêu thể được hình thành từ bộ Golgi
• Chức năng: tiêu thể tham gia quá trình tiêu hóa của tế bào
1 Điều hòa sự biệt hóa tế bào
Khái niệm về sự biệt hóa tế bào
- Sự biệt hóa tế bào (cellular differentiation):
+ Các quá trình tế bào ít biệt hóa trở thành một tế bào biệt hóa nhiều hơn
+ Từ một tế bào gốc không có chức năng riêng biệt thành một tế bào chuyên hóa (một tế bào có chức năng cụ thể nào đó)
+ Làm thay đổi rất nhiều về kích thước, hình dạng, đặc tính màng, hoạt động trao đổi chất và khả năng đáp ứng tín hiệu của tế bào
+ Diễn ra nhiều lần trong suốt quá trình sinh trưởng của cơ thể
+ Là những tế bào sinh học có thể phân chia thông qua quá trình giảm phân
+ Biệt hóa thành các loại tế bào chuyên hóa, cũng có thể tự đổi mới để sinh thêm các tế bào gốc khác
+ Có hai nhóm tế bào gốc chính là: tế bào gốc phôi (embryonic stem cells): cuốn rốn tính từ phôi thai tới khi đẻ và tế bào gốc trưởng thành (adult stem cells): tuỷ
• Cấu tạo: peroxisom là những túi màng đơn có nguồn gốc từ mạng lưới nội nội bào tương
Peroxisom chứa nhiều enzym có khả năng tạo ra và phân hủy H2O2
• Chức năng: giải độc cho tế bào
BỘ XƯƠNG CỦA TẾ BÀO (CYTOSKELETON)
• Cấu tạo: bộ xương tế bào gồm các sợi siêu vi và các ống siêu vi nằm dưới màng tế bào
+ Tạo và duy trì hình dạng tế bào và vị trí của các bào quan bên trong
+ Tạo các cử động của tế bào và các chuyển động trong tế bào
• Cấu tạo: có ở các tế bào biểu mô thành ống, thực chất là những nhánh bào tương chứa một cấu trúc giống cấu trúc của tiểu thể trung tâm điển hình với 9 nhóm ống, mỗi nhóm có 3 ống
• Chức năng: tạo các chuyển động nhanh, bất ngờ 10-20 lần/giây, làm đẩy các chất dịch trong lòng ống theo một hướng nhất định xương Là TB gốc của trẻ em: tuỷ xương, cuốn rốn TB gốc của người lớn: tuỷ xương
+ Dựa vào khả năng biệt hóa:
• Tế bào gốc toàn năng (totipotent): thay đổi hoàn toàn từ TB gốc ban đầu
Có thể biệt hóa thành các loại tế bào phôi và ngoài phôi, chúng chính là hợp tử hình thành sau quá trình thụ tinh giữa trứng và tinh trùng và các tế bào được tạo ra trong lần phân chia đầu tiên của hợp tử
• Tế bào gốc vạn năng (pluripotent) là thế hệ tế bào con của tế bào gốc toàn năng và có thể biệt hóa thành hầu hết các loại tế bào trong cơ thể (hàng vạn TB)
• Tế bào gốc đa năng (multipotent): biệt hóa thành nhiều tế bào khác nhau có nhiều chức năng khác nhau, nhưng chỉ là những tế bào có quan hệ họ hàng với nó
• Tế bào gốc vài tiềm năng (oligopotent) có thể biệt hóa thành một vài dòng tế bào trong một tập thể họ hàng
• Tế bào đơn năng (unipotent) chỉ tạo ra được một loại tế bào như bản thân chúng có 1 chức năng duy nhất, có thể tự đổi mới được
Kiểm soát sự biệt hóa tế bào
Hệ gen người chứa khoảng 30.000-40.000 gen nhưng tất cả các gen đều không được biểu hiện đồng thời Mỗi tế bào chỉ biểu hiện khoảng 15% số gen của nó Ở những tế bào khác nhau sẽ có những sẽ có những gen khác nhau được hoạt hóa mặc dù chúng có hệ gen giống nhau
2 Điều hòa đời sống tế bào
Kiểm soát chu trình tế bào
Trong thời gian sống, mỗi tế bào được kiểm soát bởi một hệ thống di truyền thông qua các gen
- Gen DNA-PK mã hóa cho protein có vai trò sửa chữa những gen bị tổn thương
- Gen p53 mã hóa cho protein p53 có vai trò không cho các gen bị tổn thương tự nhân lên Khi có một biến cố lớn trong tế bào sẽ phát đi một hiệu lệnh để tế bào này tự hủy
- Gen INK4 mã hóa protein p16INK4a Protein này có vai trò trong sự điều hòa chu trình tế bào thông qua việc làm giảm tốc độ gián phân và làm bất hoạt các dạng CDK vòng
DNA-PK
Khái niệm về điện thế màng
- Điện thế màng là điện thế tồn tại trên màng của hầu như mọi tế bào trong cơ thể đặc biệt trên tế bào thần kinh và tế bào cơ kể cả cơ vân, cơ trơn và cơ tim
- Trị số điện thế màng xác định là điện thế bên trong so với bên ngoài màng tế bào.
Cơ sở vật lý của điện thế màng
- Cơ sở vật lý của điện thế màng chính là điện thế khuếch tán
- Điện thế khuếch tán là điện thế được tạo ra do sự khuếch tán ion qua màng
+ Điện thế khuếch tán được xác định bằng các phương trình “Nernst” và phương trình “Goldman – Hodgkin – Katz” tùy thuộc vào số lượng ion khuếch tán tại cùng một thời điểm
Giữa mặt trong(i: in) và mặt ngoài (o :out) màng tế bào luôn tồn tại một hiệu điện thế do sự khác biệt về nồng độ các ion tạo ra
- Xu thế khuếch tán do chênh lệch về nồng độ: các ion sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp à chênh lệch về điện tích tăng dần
- Xu thế khuếch tán do chênh lệch về điện thế: các ion (+) di chuyển về phía bên màng tích điện (-), ion (-) di chuyển về phía bên màng tích điện (+) và chênh lệch về nồng độ tăng dần
EMF (electromotive force) là điện thế (lực điện động 2 bên màng) C1, là nồng độ ion bên 1 của màng
C2 là nồng độ ion bên 2 của màng
1.2.2 Phương trình Goldman-Hodgkin-Katz
Khi màng tế bào thấm với nhiều ion khác nhau tại cùng một thời điểm thì điện thế khuếch tán phụ thuộc vào 3 yếu tố:
- Dấu điện tích của ion
- Tính thấm P của màng tế bào đối với mỗi ion
- Chênh lệch nồng độ ion giữa hai bên màng
Một tế bào luôn có 3 trạng thái diễn ra theo trình tự: trạng thái nghỉ, trạng thái kích thích và trạng thái hồi cực.
Trạng thái nghỉ
Trạng thái nghỉ là khi tế bào không hoạt động Ở trạng thái này, màng tế bào có tính phân cực (polarization), bên ngoài tế bào tích điện dương hơn so với bên trong tế bào Quá trình phân cực này làm xuất hiện điện thế nghỉ
- Điện thế khuếch tán của K + : ion K + phân bố ở bên trong nhiều hơn bên ngoài tế bào sẽ khuếch tán từ trong ra ngoài theo bậc thang nồng độ qua kênh K + Theo phương trình Nernst tính được điện thế khuếch tán của ion K + là -94mV
- Điện thế khuếch tán của Na + : ion Na + phân bố ở bên ngoài nhiều hơn bên trong tế bào sẽ khuếch tán từ ngoài vào trong theo bậc thang nồng độ qua kênh Na + Theo phương trình Nernst tính được điện thế khuếch tán của ion Na + là +61mV Tuy nhiên do tính thẩm của màng tế bào ở trạng thái nghỉ đối với Na + kém hơn K+, nên theo phương trình Goldman điện thế màng của 2 ion này là -86mV
- Điện thế khuếch tán của Cl - : ion Cl - phân bố ở bên ngoài nhiều hơn bên trong bào sẽ khuếch tán từ ngoài vào trong theo bậc thang nồng độ qua kênh Cl - Theo phương trình Nernst tính được điện thế khuếch tán của ion Cl - là -90mV.
Trạng thái kích thích
Trạng thái kích thích là khi tế bào bị kích thích và chuyển sang tình trạng hoạt động
- Ngưỡng tạo điện thế hoạt động: sự tăng điện thế màng phải đạt đến một mức nào đó mới làm phát sinh điện thể hoạt động Thường sự tăng đột ngột này khoảng 15- 30mV, tức là từ trị số -90mV tăng lên -75mV đến 60mV mới bùng nổ điện thế hoạt động Người ta thường lấy mức -65mV gọi là ngưỡng kích thích
- Điều hòa ngược dương mở kênh Na + : kênh Na + là kênh đóng mở cổng theo điện thế Kênh có hai cổng, cổng phía đầu ngoài tế bào gọi là cổng hoạt hóa và cổng phía đầu trong tế bào gọi là cổng khử hoạt Ở trạng thái nghỉ, cổng hoạt hóa đóng, cổng khử hoạt mở Khi điện thế màng tăng lên đột ngột trong vài phần vạn giây đến ngưỡng thì điện thể đó làm mở tất cả cổng hoạt hóa, tính thấm màng đối với Na tăng lên gấp 500-5000 lần làm Na+ “ồ ạt” vào trong tế bào.
Trạng thái hồi cực
Trạng thái hồi cực là khi tế bào chuyển tiếp từ tình trạng hoạt động sang tình trạng không hoạt động Ở trạng thái này, màng tế bào có hai nhiệm vụ chính là tái lập điện thế và sự phân bố ion như ban đầu ở trạng thái nghỉ
Hai nhiệm vụ của quá trình hồi cực:
+ Tái lập điện thế nghỉ - vai trò của kênh K + Tái lập sự phân bố ion - vai trò của bơm Na + -K + ATPase
Các giai đoạn của điện thể màng tế bào thần kinh diễn ra điển hình theo đúng trình tự của các trạng thái điện học màng tế bào với sự tham gia của kênh Na + kênh K + và bơm Na + -K + -ATPase Riêng ở các tận cùng của noron, khi xung động điện lan đến, sẽ có sự mở kênh Ca’- đóng mở do điện thế để làm giải phóng chất truyền đạt thần kinh Ở tế bào thần kinh và tế bào cơ, sự hình thành điện thế hoạt động và điện thế hổi cực sẽ làm phát sinh những xung động điện hóa lan dọc theo màng
- Cơ chế lan truyền: điện thế hoạt động tạo nên một “mạch điện” giữa vùng đang khử cực và vùng tiếp giáp: điện tích dương của ion Na + sẽ đi dọc theo màng xa tới 1-3 milimét và làm phát sinh điện thế hoạt động ở vùng tiếp giáp Cứ như thế điện thế hoạt động lan đi khắp màng tạo thành xung động
- Hướng lan truyền: về nguyên tắc từ chỗ kích thích ban đầu điện thế hoạt động sẽ lan ra khắp mọi hướng
- Đáp ứng lan truyền: điện thế hoạt động lan truyền trên tế bào thần kinh đến chỉ phối cho cơ hoặc lan truyền trên tế bào cơ sẽ gây đáp ứng co cơ Đáp ứng này tuân theo qui luật “tất hoặc không”, có nghĩa là kích thích dưới ngưỡng không có đáp ứng, kích thích bằng hoặc trên ngưỡng đều gây đáp ứng tối đa Ở người trưởng thành 50-60% trọng lượng cơ thể là dịch.
Phân bố dịch cơ thể
Dịch của cơ thể được phân bố trong hai ngăn chính:
Dịch nội bào (ICF: Intracellular fluid): là lượng dịch nằm trong các tế bào chiếm 2/3 tổnglượng dịch cơ thể
Dịch ngoại bào (ECF: Extracellular fluid): là tất cả các dịch nằm ngoài tế bào chiếm 1/3tổng lượng dịch cơ thể
○ Dịch kẽ: 3 /4 tổng lượng dịch ngoại bào ○ Huyết tương: 1 /4 tổng lượng dịch ngoại bào
Thành phần dịch cơ thể
Dịch trong cơ thể gồm dung môi là nước và các chất hòa tan được phân thành hai nhóm chính là chất điện giải và chất không điện giải Về mặt khối lượng, chất không điện giải chiếm tỷ lệ lớn hơn chất điện giải nhưng tính chất thẩm thấu của dịch cơ thể lại được quyết định bởi thành phần điện giải Dịch ngoại bào: Na+, Cl-, HCO3- Dịch nội bào: K+,
Khái niệm nội môi
- Tất cả các tế bào đều tiến hành các hoạt động của mình trong một môi trường thống nhất là dịch ngoại bào nên dịch ngoại bào còn được gọi là môi trường bên trong cơ thể hay nội môi.
Hằng tính nội môi (Homeostasis)
Hệ thống này đảm bảo cho dịch ngoại bào được tuần hoàn khắp cơ thể, bao gồm: tim và mạch Sự lưu chuyển được thực hiện liên tục theo 2 chiều:
- Từ nơi tiếp nhận các chất dinh dưỡng đến các mô
- Từ các mô đến nơi đào thải các sản phẩm chuyển hóa
Hệ thống này đảm bảo sự ổn định đầu vào cho các thành phần dịch ngoại bào, bao gồm:
- Hệ hô hấp: đảm bảo cung cấp đủ lượng O2 cho tế bào
- Hệ tiêu hóa: cung cấp các chất dinh dưỡng cho cơ thể bao gồm glucose, acid béo, acid amin, các ion, vitamin
- Gan: Gan sẽ làm thay đổi thành phần hóa học của chất thành những dạng thích hợp cho tế bào hoặc dự trữ một số chất khi thừa
- Các mô khác như mô mỡ, niêm mạc đường tiêu hóa, thận và tuyến nội tiết: giúp thay đổi các chất được hấp thu, dự trữ nó theo nhu cầu cơ thể
Hệ thống này đảm bảo sự ổn định đầu ra cho các thành phần dịch ngoại bào, bao gồm:
- Hệ hô hấp: qua hoạt động thông khí, phổi đào thải CO2 ra ngoài
- Hệ tiết niệu: qua hoạt động bài tiết nước tiểu, thận đào thải hầu hết các sản phẩm của quá trình chuyển hóa
- Hệ tiêu hóa: ruột đào thải một số sản phẩm chuyển hóa ra ngoài dưới dạng phân
- Da: da vừa làm nhiệm vụ bảo vệ cơ thể vừa là cơ quan bài tiết, góp phần điều hòa thân nhiệt
Các khoang dịch ngoại bào
Điều hòa hoạt động cơ thể bằng cơ chế thể dịch là điều hòa thông qua các tính chất của dịch với hai thành phần là nước và các chất hòa tan.
- Các tính chất chất chung của dịch: thể tích dịch, pH của dịch, các áp suất của dịch
- Thành phần và nồng độ các chất có trong dịch: các chất khí, ion, chất dinh dưỡng, các sản phẩm của quá trình chuyển hóa và đặc biệt là các hoạt chất sinh học như các hormon.
Điều hòa thể tích dịch
Thể tích dịch trong từng ngăn và trong toàn cơ thể luôn được giữ ổn định thông qua quá trình xuất nhập nước và tái phân bố nước giữa các ngăn, các vùng
Huyết tương là thành phần lỏng của máu, chiếm 5% trọng lượng cơ thể Như vậy, huyết tương là thành phần của ECF nằm trong lòng mạch.
- Chức năng : điều hòa thăng bằng kiềm toan, đông máu, bảo vệ cơ thể, vận chuyển các chất…
Dịch kẽ là dịch nằm trong khoảng kẽ giữa các tế bào, là thành phần ECF ở bên ngoài hệ thống mạch, chiếm khoảng 15% tổng trọng lượng cơ thể.
Chức năng : cung cấp oxy và các chất dinh dưỡng cho tế bào đồng thời nhận của các tế bào CO2 và các sản phẩm chuyển hóa để chuyển thải ra ngoài
Dịch bạch huyết là dịch kẽ chảy vào hệ thống bạch mạch, đổ vào tĩnh mạch qua ống ngực và ống bạch huyết phổi.
- Chức năng: là một trong những con đường chủ yếu để hấp thu các chất dinh dưỡng từ ống tiêu hóa, đặc biệt hấp thu mỡ.
+ kiểm soát nồng độ protein trong dịch kẽ, thể tích và áp suất dịch kẽ.
+ Bạch cầu lympho đi vào hệ thống tuần hoàn chủ yếu qua đường bạch huyết vì vậy có một số bạch cầu lympho trong bạch huyết
Dịch não tủy là dịch trong các não thất, bể chứa quanh não, các khoang dưới màng nhện và tủy sống
+ Chức năng chính của dịch não tủy là đệm cho não trong hộp sọ cứng (não nổi trong dịch).
+ Dịch não tủy cũng đóng vai trò của một bình chứa để thích nghi với những thay đổi thể tích của hộp sọ: nếu thể tích não hoặc thể tích máu tăng lên, lượng dịch não tủy được hấp thu vào máu tĩnh mạch sẽ tăng lên và ngược lại.
Dịch nhãn cầu: là dịch nằm trong ổ mắt và giữ cho ổ mắt luôn căng ra
- Dịch trong các khoang tiềm ẩn như khoang phúc mạc, khoang màng phổi, khoang màng tim, bao hoạt dịch: có vai trò giúp các màng bao trượt lên nhau dễ dàng
3.1.1 Quá trình xuất nhập nước
Quá trình xuất nhập nước được kiểm soát thông qua hoạt động của hệ nội tiết với vai trò của hormon chống bài niệu ADH-antidiuretic hormone, hệ thống RAA
(renin-angiotensin-aldosterone), các peptide lợi niệu NP- natriuretic peptid và hệ thần kinh với vai trò của cảm giác khát
3.1.2 Tái phân bố nước giữa các ngăn dịch và các vùng
- Tái phân bố nước giữa các ngăn dịch: nước có thể khuếch tán qua lại giữa các ngăn dịch một cách dễ dàng và nhanh chóng do đó mọi sự thay đổi về thể tích ở một ngăn sẽ dẫn đến sự chia đều cho các ngăn còn lại.Các áp suất chủ yếu ảnh hưởng lên sự di chuyển của nước là áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu
Như vậy, ở mao động mạch, dịch bị đẩy ra khỏi mao mạch với áp suất lọc là 13mmHg; ở mao tĩnh mạch, dịch được hút từ khoảng kẽ vào mao mạch với áp suất tái hấp thu là 7mmHg Lượng dịch được tái hấp thu trở lại mao mạch chỉ bằng 9/10 lượng dịch lọc, 1/10 còn lại sẽ được hệ bạch mạch thu nhận
3.2 Điều hòa thăng bằng kiềm toan
3.2.1 Khái niệm về pH và ion H +
Theo khái niệm của Bronstedt, acid được định nghĩa như là một chất có thể giải phóng ion H + , còn base là chất có thể tiếp nhận ion H + Độ acid của một dung dịch được biểu thị bằng giá trị pH với: pH = - logH +
Duy trì cân bằng acid-base trong giới hạn bình thường cũng chính là duy trì nồng độ ion H + trong giới hạn bình thường
Trong cơ thể ion H + tuần hoàn dưới hai hình thức:
- Các ion H + liên kết với các anion bay hơi (HCO3 - ) liên quan đến những rối loạn cân bằng acid-base kiểu hô hấp
- Các ion H + liên kết với các anion cố định, không bay hơi (SO4 2- , PO4 3- , lactat ) liên quan đến những rối loạn cân bằng acid-base kiểu chuyển hóa
3.2.2 Các hệ thống điều hòa pH
Cơ thể điều hòa thăng bằng kiềm toan theo 3 bước sau:
- Bước 1: hoạt động của các hệ thống đệm trong cơ thể
- Bước 2: cơ chế bù trừ của hô hấp qua việc đào thải CO2
- Bước 3: cơ chế bù trừ của thận để khôi phục lại "kho dự trữ" kiềm và bài tiết các H + còn thừa trong cơ thể
3.2.2.I Điều hòa do hệ thống đệm * Nguyên tắc hoạt động:
Một hệ thống đệm gồm hai thành phần: một acid yếu và một muối của base mạnh hoặc một base yếu với muối của nó với một acid mạnh
Trong một hệ thống đệm nhất định khi lượng ion H + phân ly và lượng ion H + kết hợp bằng nhau và bằng 50% thì người ta nhận thấy pH của hệ đệm không thay đổi nên gọi là pK của hệ thống ấy (tức pH = pK)
Theo phương trình Henderson-Hassenbach: pH = pK + log [A - /A - -H + ]
A - là hình thái kết hợp, A - -H + là hình thái phân ly của hệ đệm
Các hệ thống đệm trong các dịch cơ thể sẽ là những hệ thống hoạt động đầu tiên và ngay lập tức khi có rối loạn thăng bằng kiềm toan xảy ra
* Các hệ thống đệm chính:
• Hệ đệm bicarbonat : NaHCO3/H2CO3 = HCO3 -/HCO3 H + Đây là một hệ đệm rất quan trọng và rất linh hoạt, là hệ đệm chính của ngoại bào
• Hệ đệm photphat : Na2HPO 4/NaH2PO4 = NaHPO4 -/NaHPO4 H +
• Hệ đệm proteinat/protein : đây cũng là một hệ thống đệm của huyết tương
Thành phần của hệ đệm proteinat chính là gốc amin và gốc carboxyl của nó
RCOO - )
• Hệ đệm hemoglobinat/ hemoglobin : đây là hệ đệm của hồng cầu, có hàm lượng rất lớn nên chúng có vai trò quan trọng trong điều hòa pH máu qua sự bắt giữ và đào thải CO2 ở phổi
3.2.2.2 Điều hòa do hô hấp
Khi cơ thể ứ đọng nhiều CO2 sẽ làm pH giảm, pH giảm tới 7,33 sẽ làm trung tâm hô hấp bị kích thích mạnh dẫn đến tăng thông khí, nhờ vậy CO2 được đào thải ra ngoài Ngược lại, khi H2CO3 giảm hoặc NaHCO3 tăng, pH có xu hướng tăng thì trung tâm hô hấp sẽ bị ức chế dẫn đến thở chậm, CO2 tích tụ lại
Thận điều hòa thăng bằng kiềm toan thông qua 2 cơ chế:
- Bài tiết H + thừa trong cơ thể
- Duy trì kho dự trữ kiềm của cơ thể: thận vừa có khả năng tái hấp thu HCO 3- được lọc vừa có khả năng bổ sung HCO - mới
3.2.2.4 Điều hòa nồng độ các chất có trong dịch
Duy trì nồng độ các chất có trong dịch cơ thể ở giới hạn bình thường là một trong những điều kiện quan trọng để đảm bảo hằng tính nội môi
- Các chất khí: sự thay đổi nồng độ O2 và CO2 trong dịch cơ thể sẽ tạo ra những phản xạ điều chỉnh nhanh nhạy làm thay đổi hoạt động thông khí ở phổi Kết quả cuối cùng là đưa O2 và CO2 trở lại mức bình thường
- Các ion, các chất dinh dưỡng và các sản phẩm của quá trình chuyển hóa: sự thay đổi thành phần cũng như nồng độ các chất này trong dịch cơ thể sẽ kích thích các cơ quan bài tiết ra các hoạt chất sinh học mà đặc biệt là các hormon
1 Khái niệm về hệ thống nội tiết và hoạt chất sinh học a/ Hệ thống nội tiết:
- Hệ thống nội tiết là những tế bào có nhiệm vụ tổng hợp và bài tiết các hoạt chất sinh học vào bên trong cơ thể để điều hòa hoạt động cơ thể thông qua cơ chế thể dịch
- Hệ nội tiết là một phần của hệ thống nội tiết bao gồm các tuyến nội tiết nhỏ, nằm rải rác, không liên quan về mặt giải phẫu nhưng lại liên quan rất chặt chẽ về mặt chức năng
- Đặc điểm hệ nội tiết:
+ Nằm rải rác + Kích thước nhỏ + Nhiều loại
- Tuyến nội tiết là những tuyến không có ống dẫn, sản phẩm bài tiết (hormon) được đổ thẳng vào máu
- Cấu tạo của tuyến nội tiết gồm hai phần: phần chế tiết tạo thành từng đám tế bào có nhiệm vụ tổng hợp và phóng thích hormon, lưới mao mạch phong phú bao bọc xung quanh các tế bào chế tiết có nhiệm vụ tiếp nhận hormon đưa vào hệ thống tuần hoàn b/ Khái niệm hoạt chất sinh học
* Khái niệm: Là một chất trung gian hoá học được bài tiết vào trong dịch cơ thể bởi một hoặc một nhóm tế bào và có tác dụng sinh học trên mô đích
2 Khái niệm về mô đích và receptor
Mô chịu sự tác động của hormon gọi là mô đích, Mô đích có tính đặc hiệu với receptor
Thụ thể là những phân tử protein có mặt ở tế bào đích, đóng vai trò tiếp nhận các tín hiệu hóa học ngoại bào
+ Thụ thể nằm trên màng tế bào đích : tiếp nhận hoạt chất sinh học tan trong nước như các hormon peptid và catecholamin
+ Thụ thể nằm trong bào tương tế bào đích : tiếp nhận hoạt chất sinh học tan trong dầu như hormon steroid
+ Thụ thể nằm trong nhân tế bào đích : tiếp nhận hoạt chất sinh học tan trong dầu như hormon T3, T4
3 Khái niệm về ligand, ái lực và hiệu lực
* Khái niệm về ligand (phối tử)
Bất cứ một phân tử tín hiệu nào có khả năng gắn vào thụ thể với độ đặc hiệu cao do sự tương đồng về cấu trúc đều được gọi là ligand Nếu phân tử sau khi gắn với thụ thể dẫn đến một đáp ứng sinh lý của tế bào thì được gọi là agonist (chất chủ vận hay đồng vận)
Sự khác biệt giữa quan niệm cổ điển và quan niệm hiện đại Quan niệm cổ điển Quan niệm hiện đại
1 Nguồn gốc hẹp: do tuyến nội tiết tiết ra
2 Phân phối: tiết vào máu
1 Nguồn gốc rộng: do hệ thống nội tiết tiết ra
2 Phân phối: tiết vào dịch cơ thể
- Nếu phân tử sau khi gắn với thụ thể mà không gây ra một đáp ứng nào cả sẽ được gọi là antagonist (chất đối kháng) , chúng làm cản trở tác động của chất đối kháng (agonist) bằng cách chiếm lấy thụ thể của nó
* Khái niệm về ái lực và hiệu lực
+ Ái lực là khả năng gắn của hoạt chất sinh học vào thụ thể
+ Hiệu lực là khả năng gây tác dụng của hoạt chất sinh học sau khi gắn vào thụ thể
1 Phân loại hoạt chất sinh học
GỐC ❖ Hoạt chất sinh học nội sinh
❖ Hoạt chất sinh học ngoại sinh
❖ Hoạt chất sinh học peptid
❖ Hoạt chất sinh học acid amin
❖ Hoạt chất sinh học lipid
2 Sinh học tổng hợp, bài tiết và vận chuyển hoạt chất sinh học trong máu
3 Vận chuyển hormon trong máu:
1 Cơ chế tác dụng thông qua chất truyền tin thứ hai
Hoạt chất sinh học ( chất truyền tin thứ I ) gắn với thụ thể đặc hiệu => phức hợp=> dẫn đến sự xuất hiện chất truyền tin thứ 2 ( là 1 enzyme) rồi hoạt hóa một chuỗi enzyme theo kiểu dây chuyền hoặc dòng thap để tạo thành đáp ứng sinh lý cuối cùng
H OR MO N A C ID PE PTID
• Hoạt chất sinh học peptid được tổng hợp thông qua quá trình sinh tổng hợp protein với nguyên liệu là các acid amin.
• Quá trình diễn ra : nhân mạng lưới nội bào tươngbộ Golgi
• Hormon tủy thượng thận (catecholamine) và melatonin: là những amin được tạo thành trong tế bào chế tiết từ sự chuyển hóa acid amin.
• Hormon giáp trạng (T3, T4): đầu tiên được tạo thành trong tế bào nang giáp HORMONE S TE R OIDS
• Nguyên liệu để tổng hợp là cholesterol được cung cấp chủ yếu từ Cholesterol hoặc Acetyl CoA
• Quá trình tổng hợp diễn ra tại mạng lưới nội bào tương trơn.
Dạng tự do: dạng tác dụng Dạng kết hợp: dạng dự trữ
Protein vận chuyển đặc hiệu:
Globulin -Protein vận chuyển chung:
Albumin a Các tính hiệu nội bào
Các hoạt chất sinh học tác dụng theo cơ chế này là những tín hiệu hóa học tan trong dầu như các hormon steroid và hormon T3, T4
Thụ thể đặc hiệu có thể nằm trong bào tương như đối với hormon steroid hoặc nằm trong nhân như đối với hormon T3, T4 của tế bào đích
Tổng hợp - dự trữ Hormon Tiền hormon bài tiết Nhanh Chậm
Vận chuyển dạng tự do Dạng kết hợp
Thụ thể nằm trong Màng tế bào Trong tế bào
Tác dụng Chất truyền tin thứ 2 Gen
Cơ chế tác dụng Nhanh, ngắn Chậm, dài
- Hormon tan trong lipid: steroid và T3-T4
● Receptor nằm trong bào tương hoặc trong nhân tế bào
● Tác dụng thông qua chất truyền tin thứ hai ● Tác dụng nhanh, ngắn
● Tác dụng trên hệ thống gen tế bào ● Tác dụng chậm, dài
3 Đặc điểm tác dụng của hormone
Tác dụng đặc hiệu trên mô đích với một lượng rất thấp Tăng: ưu năng, giảm: nhược năng Điều hòa cấp thời và lâu dài theo 2 cơ chế
Một hormon có thể tác dụng trên một số mô đích tạo nên đáp ứng tổng thể của hormon Nhiều hormon có thể cùng điều hoà một quá trình
Một hormon có thể điều hoà nhiều khâu của một quá trình Phối hợp hoạt động với protein
Hormon có bản chất protein có thể gây tạo kháng thể Hormon có tác dụng điều hoà ngược (feedback)
1 Điều hòa bài tiết theo trục vùng hạ đồi – tuyến yên – tuyến nội tiết Đây là cơ chế điều hòa bài tiết căn bản mà trong trong đó vùng hạ đồi giữ vai trò trung tâm , chỉ huy sự bài tiết hormon của tuyến yên
Tuyến yên, đến lượt mình lại chỉ huy sự bài tiết hormon của một cơ quan nội tiết khác
Một số hormon được điều hòa bài tiết theo trục vùng dưới đồi-tuyến yên-tuyến nội tiết
● Trục vùng dưới đồi-tuyến yên-tuyến giáp: TRH→TSH→T3-T4
● Trục vùng dưới đồi-tuyến yên-vỏ thượng thận: CRH→ACTH→Cortisol
● Trục vùng dưới đồi-tuyến yên-tuyến sinh dục: GnRH→FSH,LH→hormon sinh dục
2 Điều hòa bài tiết theo nhịp sinh học
Hormon không phải được bài tiết liên tục với một nồng độ nhất định mà có khi nhiều khi ít, có hormon được bài tiết gián đoạn từng lúc theo nhịp sinh học
Trục vùng dưới đồi - tuyến yên - vỏ thượng thận: CRH→ACTH→Cortisol
ACTH được bài tiết theo chu kỳ cao nhất vào buổi sáng (8h sáng) và giảm dần vào buổi chiều, nên cortisol được bài tiết nhiều nhất lúc 9 giờ sáng
3 Điều hòa bài tiết do tác nhân kích thích
- Tác nhân kích thích có thể là thần kinh, hormon khác hoặc các tác nhân vật lý, hóa học
4 Điều hòa bài tiết theo cơ chế feedback
- Feedback âm: thường gặp, chủ yếu - Feedback dương: ít gặp, tạm thời a Cơ chế feedback âm
- Hormon sau khi được bài tiết ra sẽ gây đáp ứng sinh học trên tế bào đích, độ lớn của các đáp ứng sẽ được theo dõi, kiểm tra bởi tế bào nội tiết:
+ Nếu đáp ứng quá nhỏ, tế bào nội tiết sẽ gia tăng sản xuất và bài tiết hormon
+ Nếu đáp ứng quá lớn, tế bào nội tiết sẽ giảm bài tiết hormon để đưa đáp ứng trở về giới hạn bình thường
+ Đây là cơ chế điều hòa chủ yếu, nhanh nhậy nhằm duy trì hằng định nồng độ hormon b Cơ chế feedback dương
+ Cơ chế feedback dương rất ít gặp
+ Về bản chất feedback dương sẽ làm mất sự ổn định của nồng độ hormon nhưng lại rất cần thiết
+ Chỉ xảy ra trong một thời gian ngắn sau đó quay lại kiểu feedback âm bình thường.
lần xảy ra feedback dương trong cơ thể
- (1) Feedback dương trong buồng trứng- (sinh lý 2) - (2) Cơ chế feedback dương xảy ra khi cơ thể bị stress - giúp cơ thể chống stress=> Hết stress quay lại feedback âm
- Hormon steroid: ở gan - Hormone peptide: mô đích, thận, gan - Hormon địa phương: mô đích
* Chống hormon và kháng hormon:
- Chống hormon: tác dụng ngược lại hormon - Kháng hormon: kháng thể kháng hormone
- Cắt bỏ tuyến - Ghép tuyến hoặc tiêm chiết xuất của tuyến
- Nghiên cứu các rối loạn chức năng bằng LS và CLS
Hiện đại: các kỹ thuật nhạy và chính xác cao như RIA, chụp hình phóng xạ, đo nhấp nháy lỏng, miễn dịch huỳnh quang…
1 Nơron (tế bào thần kinh)
Nơron vừa là đơn vị cấu trúc vừa là đơn vị chức năng của hệ thần kinh
2 Cấu trúc nơi tiếp hợp (synap)
Synap là “khớp” giữa nơron này với một nơron khác hoặc với tế bào đáp ứng Bao gồm 3 phần:
- Màng trước synap: màng các cúc tận cùng Trong màng trước synap có chất truyền đạt thần kinh
- Khe synap: khoảng giữa 2 màng
- Màng sau synap: màng của đuôi gai hoặc thân nơron tiếp theo hay màng của tế bào đáp ứng Trên màng sau synap có các thụ thể
1 Hoạt động tiếp nhận và xử lý thông tin của neuron
Trên màng đuôi gai, thân và thậm chí có khi màng sợi trục của nơron có các thụ thể tiếp nhận các kích thích khác nhau Sau khi tiếp nhận thông tin, thân nơron có nhiệm vụ xử lý và mã hóa các tín hiệu thành các xung động thần kinh
- Khả năng hưng phấn của nơron rất cao với 3 đặc điểm:
+ Ngưỡng kích thích rất thấp : chỉ cần kích thích với cường độ rất thấp
+ Hoạt tính chức năng cao (thời gian trơ rất ngắn) : có khả năng đáp ứng với các kích thích nhịp nhàng tần số cao
+ Khi nơron hưng phấn chuyển hóa của nơron tăng: nhu cầu O2 tăng, sản
Chứa nhân Là nơi xử lý thông tin ĐUÔI GAI
Là những tua bào tương ngắn, phân nhánh Đóng vai trò tiếp nhận thông tin
Là tua bào tương dài Là nơi dẫn truyền tín hiệu
SỢI TRỤCTHÂN NƠRON xuất NH2, acetylcholin, glutamat, nhiệt tăng
- Các yếu tố ảnh hưởng lên tính hưng phấn của nơron:
+ Ảnh hưởng của pH: nhiễm kiềm làm tăng tính hưng phấn của nơron có thể gây co giật, động kinh; nhiễm toan làm giảm tính hưng phấn của nơron có thể gây hôn mê
+ Ảnh hưởng của oxy: thiếu oxy, nơron sẽ ngừng hưng phấn và gây mất tri giác sau 3-5 giây
● thuốc làm tăng tính hưng phấn do làm giảm ngưỡng kích thích như cafein, theophyllin,theobromin
● thuốc làm tăng tính hưng phấn do ức chế các chất truyền đạt ức chế như strychnine
● thuốc làm giảm tính hưng phấn do làm tăng ngưỡng kích thích như thuốc tê, thuốc mê
2 Sự dẫn truyền xung động trên sợi trục nơron
Sự dẫn truyền xung động trên một sợi
- Xung động thần kinh chỉ được dẫn truyền trên nơron còn nguyên vẹn dưới dạng điện thế hoạt động theo cả hai chiều
+ Dẫn truyền trên sợi không có myelin: điện thế hoạt động lan dần sang các điểm lân cận
+ Dẫn truyền trên sợi có myelin: điện thế hoạt động lan truyền theo kiểu “nhảy cách” qua các eo Ranvier Do đó kiểu dẫn truyền này có tốc độ nhanh hơn dẫn truyền trên sợi không có myelin và tiết kiệm năng lượng cho nơron
- Tuân theo quy luật “tất cả hoặc không”:
+Kích thích dưới ngưỡng thì không đáp ứng;
+ Kích thích bằng hoặc trên ngưỡng thì đáp ứng tối đa về mặt biên độ Tuy nhiên kích thích càng mạnh thì tần số xung động sẽ càng cao
- Tốc độ dẫn truyền tỷ lệ thuận với đường kính - đường kính càng lớn, tốc độ dẫn truyền càng nhanh
2 Sự dẫn truyền xung động trong một bó sợi
- Dây thần kinh ở ngoại biên cũng như các đường dẫn truyền trong hệ thần kinh trung ương không phải là một sợi trục mà là một bó gồm nhiều sợi trục có và không có myelin
- Sự dẫn truyền xung động xảy ra trên từng sợi không lan tỏa sang các sợi khác do đó thông tin được đảm bảo dẫn truyền chính xác đến đích
- 1 Cơ chế dẫn truyền xung động qua synap ( Nói về synap hóa học )
*Xung động chỉ được dẫn truyền theo một chiều từ màng trước synap đến màng sau synap theo cơ chế:
- Cơ chế trước synap: khi điện thế hoạt động lan đến cúc tận cùng sẽ làm mở cổng kênh Ca 2+
+ Ca 2+ đi vào trong cúc đến gắn lên các túi nhỏ chứa chất truyền đạt thần kinh gọi là túi synap, làm các túi này di chuyển đến hoà màng vào màng cúc tận cùng và giải phóng chất truyền đạt thần kinh vào khe synap
Các túi synap có thể được tái sử dụng cho lần giải phóng tiếp theo
- Cơ chế sau synap: chất truyền đạt thần kinh đến gắn vào thụ thể đặc hiệu ở màng sau synap Tùy theo tính chất có thể gây hưng phấn hoặc ức chế ở màng sau synap
Có hai loại thụ thể:
+ Thụ thể kênh có 3 loại: kênh Na + gây hưng phấn, kênh K + và kênh Cl - gây ức chế
+ Thụ thể enzym gây 3 hiệu ứng : chuyển hóa tạo ra cAMP dẫn đến kích thích nhiều hoạt động tế bào, hoạt hóa hệ thống gen làm tăng tổng hợp thụ thể, hoạt hóa protein kinase làm giảm số lượng thụ thể màng
- Cơ chế chấm dứt dẫn truyền: xung động dẫn truyền qua synap sẽ dừng lại khi xảy ra một trong 3 hiện tượng sau:
+ Chất truyền đạt thần kinh khuếch tán ra mô xung quanh
+ Chất truyền đạt thần kinh bị enzym phân hủy
+ Chất truyền đạt thần kinh được tái sử dụng
2 Các chất truyền đạt thần kinh
Có khoảng trên 40 loại chất truyền đạt thần kinh, chia 2 nhóm Nhóm có phân tử nhỏ
- Mỗi nơron chỉ tổng hợp và giải phóng một chất
- Túi synap chứa chất truyền đạt thần kinh được tái sử dụng
- Tác dụng nhanh và ngắn
+ Khuếch tán ra khỏi khe synap vào các dịch xung quanh
+ Phân hủy tại khe synap dưới tác dụng của enzym
+ Vận chuyển tích cực trở lại cúc tận cùng và được tái sử dụng
Một số chất điển hình :Acetylcholin, Noradrenalin, Dopamin,Acid gamma amino butyric (GABA), Serotonin
Nhóm có phân tử lớn
- Bản chất là peptid nên được gọi là pepetid thần kinh Mỗi nơron có thể tổng hợp và bài tiết một hay nhiều peptid não
- Túi synap chứa chất truyền đạt thần kinh không được tái sử dụng
- Tác dụng chậm, kéo dài
- Chuyển hóa: khuếch tán ra các mô xung quanh rồi bị phá hủy bởi enzym
- Một số chất điển hình: encephalin, endorphin (chất giảm đau nội sinh), chất P (dẫn truyền cảmgiác đau), vasopressin, neurotensin, gastrin, ACTH
3 Một số đặc điểm của dẫn truyền xung động qua synap
*Cộng synap trong không gian: nhiều cúc tận cùng cùng giải phóng chất truyền đạt thần kinh thì điện thế sau synap sẽ là tổng đại số của các điện thế tác động lên nó cùng lúc
+ Cộng đồng thời các điện thế kích thích
+ Cộng đồng thời điện thế kích thích và điện thế ức chế
+ Cộng synap theo thời gian
Khả năng dẫn truyền xung động qua synap sẽ giảm dần khi nơron trước synap bị kích thích liên tục với tần số cao
Thời gian để xung động được dẫn truyền qua synap là thời gian chậm synap, tối thiểu khoảng 0,5 giây
Thời gian này bao gồm:
- Thời gian giải phóng chất truyền đạt thần kinh ở màng trước synap
- Thời gian khuếch tán chất truyền đạt thần kinh qua khe synap
- Thời gian chất truyền đạt thần kinh gây tác động lên màng sau synap
Hiện tượng phân kỳ và hội tụ
* Mạng lưới synap rất phức tạp chứ không phải là nơi tiếp hợp của một cúc tận cùng với một nơron
Xung động đi qua mạng lưới synap sẽ theo một trong hai lối:
- Dẫn truyền theo lối phân kỳ + Phân kỳ khuếch đại: trên đường dẫn truyền, cứ qua mỗi chặng thì số nơron bị kích kích lại nhiều lên
+ Phân kỳ thành nhiều đường hơn : từ một tập hợp nơron xung động được dẫn truyền ra theo nhiều hướng khác nhau
- Dẫn truyền theo lối hội tụ
+ Hội tụ nhiều nhánh tận cùng của một nơron : nhiều cúc tận cùng của một nơron cùng tạo synap với một nơron khác
+ Hội tụ nhiều nhánh tận cùng của nhiều nơron : nhiều cúc tận cùng của nhiều nơron khác nhau cùng tạo synap với một nơron
Cảm giác nông là các cảm giác có thụ thể nằm ở da, bao gồm: cảm giác xúc giác, cảm giác nhiệt và cảm giác đau
Kích thích gây cảm giác xúc giác là những kích thích cơ học trên da như va chạm, áp suất, rung động (tín hiệu kích thích lặp đi lặp lại nhanh)
- Các loại thụ thể xúc giác:
+ Đầu dây thần kinh tự do
+ Tiểu thể Meissner ở đỉnh các gai da
+ Đĩa Merkel nhóm lại thành thể Iggo ở dưới lớp biểu bì da
+ Tận cùng có myelin và không myelin ở chân lông
- Phân bố thụ thể xúc giác: nhiều ở đầu ngón tay, đầu lưỡi, môi, đầu mũi, mặt dưới ngón chân cái
- Độ nhạy cảm của thụ thể xúc giác thay đổi theo cá thể, tập luyện
1.3 Dẫn truyền cảm giác xúc giác
* Chặng thứ nhất: dẫn truyền từ thụ thể vào tủy sống - Nơron thứ nhất (noron của hạch gai): có thân nằm ở hạch gai cạnh tủy sống Sợi trục theo rễ sau dây thần kinh tủy vào sừng sau tủy sống
+ Loại sợi Ap có myelin: dẫn truyền nhanh cảm giác xúc giác tinh tế giúp xác định chính xác vị trí, cường độ và sự thay đổi của kích thích
+ Loại sợi C không có myelin: dẫn truyền chậm cảm giác xúc giác thô sơ như áp suất lên toàn thân, ngứa…
* Chặng thứ hai: dẫn truyền từ tủy sống lên đồi thị
Dẫn truyền theo hai bó: gai thị sau và gai thị trước - Bó gai thị trước: sợi nhỏ, không có myelin, dẫn truyền chậm cảm giác xúc giác thô sơ Đường dẫn truyền:
+ Nơron thứ nhất: sợi trục từ ngoại biên vào tận cùng ở sừng sau tủy sống
+ Nơron thứ hai: thân nằm ở sừng sau tủy sống, sợi trục bắt chéo sang bên kia và đi thẳng lên theo cột trắng trước bên tận cùng ở đồi thị đối bên
- Bó gai thị sau : sợi to, có myelin, dẫn truyền nhanh cảm giác xúc giác tinh tế Đường dẫn truyền:
+ Nơron thứ nhất: sợi trục từ ngoại biên vào đến sừng sau tủy sống sẽ đi thẳng lên theo cột trắng sau và tận cùng ở nhân thon và nhân chêm hành não