CHUYÊN đề SINH lý hệ TIÊU hóa (2)

Hoạt động của hệ tiêu hóa được đặt trong mối liên qua lại, thống nhất với hoạt động của các hệ cơ quan khác trong cơ thể.. Quá trình tiêu hoá thức ăn ở động vật nguyên sinh mà điển h

CHUYÊN ĐỀ: SINH LÝ HỆ TIÊU HÓA

A MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Ở động vật, muốn tồn tại được điều kiện đầu tiên là phải có được thức ăn Thức ăn của các loài động vật khác nhau không giống nhau Các thuật ngữ động vật ăn cỏ, động vật ăn thịt, động vật ăn tạp biểu thị loại thức ăn chúng thường sử dụng Có thể nói động vật phải ăn, nhưng để sống sót và sinh sản chúng cần phải cân bằng tiêu thụ, tích lũy và sử dụng Tất cả những điều này được động vật thực hiện một cách hoàn hảo nhờ hoạt động của hệ tiêu hóa Hoạt động của hệ tiêu hóa được đặt trong mối liên qua lại, thống nhất với hoạt động của các hệ cơ quan khác trong cơ thể Hoạt động của hệ tiêu hóa cung cấp nguồn năng lượng cho mọi hoạt động của tế bào và cơ quan, hệ cơ quan cũng như cơ thể Các kiến thức về tiêu hóa đều được đề cập tới trong chương trình sinh học phổ thông, trong giáo trình của nhiều trường đại học cũng như trong các kỳ thi học sinh giỏi Quốc Gia, Quốc tế Mặc dù hiện nay có rất nhiều tài liệu về sinh lý động vật Tuy nhiên, ở các tài liệu khác nhau với mục đích khác nhau, phần kiến thức về sinh lý tiêu hóa vẫn chưa được thống nhất

Vì vậy, chúng tôi biên soạn tài liệu này giúp học sinh có cái nhìn tổng quát hơn, thống nhất hơn

2 CHUYÊN ĐỀ GỒM:

- Khái niệm về tiêu hóa

- Sự tiến hóa của hệ tiêu hóa

- Cấu tạo các cơ quan tiêu hóa

- Tiêu hóa thức ăn trong ống tiêu hóa

- Sự hấp thu dinh dưỡng

- Câu hỏi và bài tập

B NỘI DUNG

I.Khái niệm

- Tiêu hoá là quá trình biến đổi thức ăn phức tạp lấy từ môi trường ngoài, trở thành chất dinh dưỡng có thể hấp thu được vào máu và vận chuyển đến tế bào Đây là quá trình biến đổi trung gian trong cơ quan tiêu hóa, tạo điều kiện cho sự trao đổi chất

và chuyển hóa ở tế bào

- Tiêu hoá nội bào là quá trình tiêu hoá thức ăn xảy bên trong tế bào (hiện tượng thực bào) Thức ăn được tiêu hoá hoá học trong không bào, tiêu hoá nhờ hệ thống enzim do lizôxôm cung cấp Sau khi tiêu hóa xong, các chất dinh dưỡng thấm qua màng, vào tế bào chất; các chất thải không tiêu hóa được thì bị thải ra ngoài Đối với tiêu hóa nội bào thường không tiêu hóa được nhiều và chủ yếu thực hiện ở động vật đơn bào

- Tiêu hoá ngoại bào là quá trình tiêu hoá thức ăn bên ngoài tế bào (tiêu hóa ở người và các động vật đa bào từ thủy tức) Thức ăn có thể được tiêu hoá hoá học trong túi tiêu hoá hoặc được tiêu hoá cả về mặt cơ học và hoá học trong ống tiêu hoá tế bào tiết enzim ra ngoài mmôi trường Các chất dinh dưỡng đc hấp thụ vào

trong tế bào đối với tiên hóa ngoại bào thì Lượng tiêu hóa thường nhiều hơn tiêu hóa nội bào

- Theo nghĩa hẹp, thức ăn là những chất mà khi đưa vào cơ thể động vật, chúng được cơ thể động vật đó tiêu hoá và hấp thu tạo thành sản phẩm đặc trưng cho nó Đồng thời những chất đó phải là những chất có khả năng sản sinh ra năng lượng cho

cơ thể chúng Nhưng hiểu theo nghĩa rộng, nghĩa thông dụng thì thức ăn là những gì động vật và người ăn vào cơ thể, qua đường tiêu hoá

- Chất dinh dưỡng là những chất hữu cơ và vô cơ trong thức ăn được cơ thể tiêu hóa, hấp thu và sử dụng để:

+ Tạo nguồn năng lượng cung cấp cho cơ thể

+ Cung cấp nguyên liệu để xây dựng cấu thành các tổ chức tế bào, cơ thể

+ Tham gia điều tiết duy trì công năng sinh lí và sinh hóa bình thường trong cơ thể Chất dinh dưỡng có thể chia làm 7 nhóm: chất đường, chất béo, chất đạm, vitamin,

chất khoáng, chất xơ và nước

- Các dưỡng chất thiết yếu bao gồm các amino axit thay thế và không thay thế, các axit béo cần thiết, vitamin và khoáng

+ Các amino axit không thay thế là các amino axit động vật không tổng hợp được + Các axit béo cần thiết là các axit béo không no.

II Sự tiến hóa của hệ tiêu hóa.

Hệ tiêu hoá ở động vật phát triển theo chiều hướng từ đơn giản đến phức tạp và thích nghi với các loại thức ăn khác nhau

2.1 Tiêu hoá ở động vật chưa có hệ tiêu hoá

Động vật nguyên sinh là động vật chưa có hệ tiêu hoá:

Cơ thể động vật nguyên sinh cấu tạo từ một tế bào nên lấy thức ăn trực tiếp từ ngoài môi trường thông qua quá trình thực bào Quá trình tiêu hoá thức ăn ở động vật nguyên sinh mà điển hình là trùng giày diễn ra qua các giai đoạn sau:

- Khi tiếp xúc với thức ăn màng sinh chất lõm sâu vào tạo thành túi thực bào

- Miệng túi thực bào khép lại, hình thành không bào tiêu hoá chứa thức ăn bên trong

- Không bào tiêu hoá gắn và dung hợp với các lizôxôm Các enzim của lizôxôm thuỷ phân các chất dinh dưỡng phức tạp trong thức ăn thành các chất dinh dưỡng đơn giản Các chất dinh dưỡng đơn giản được hấp thụ từ không bào tiêu hoá vào tế bào chất, cung cấp nguyên liệu và năng lượng cho các hoạt động sống

Phần thức ăn không được tiêu hoá trong không bào được thải ra khỏi tế bào theo kiểu xuất bào

Như vậy quá trình tiêu hoá thức ăn ở động vật nguyên sinh là quá trình tiêu hoá hoá học và quá trình này diễn ra bên trong tế bào (tiêu hoá nội bào)

2.2 Tiêu hoá ở động vật có túi tiêu hoá

Các loài Ruột khoang và Giun dẹp có túi tiêu hoá

Hình 1 Túi tiêu hóa ở thủy tức

Thành cơ thể của động vật có túi tiêu hoá mà điển hình là thuỷ tức được cấu tạo từ hai lớp tế bào Lớp tế bào bên trong tạo thành túi tiêu hoá, lớp tế bào này bao gồm

2 loại tế bào : tế bào tuyến tiết enzim vào xoang túi tiêu hoá và tế bào có roi có khả năng thực bào và tiêu hoá nội bào các mảnh vụn thức ăn

Túi tiêu hoá có một lỗ thông duy nhất ra bên ngoài Lỗ thông vừa làm chức năng của miệng, vừa làm chức năng của hậu môn, nghĩa là thức ăn đi qua lỗ thông để vào túi, đồng thời các chất thải cũng đi qua lỗ thông đó ra ngoái

Khi thức ăn từ miệng vào túi tiêu hoá, tế bào tuyến trên thành túi tiết enzim vào xoang túi tiêu hoá: Thức ăn được các enzim thuỷ phân thành các mảnh nhỏ

Các mảnh thức ăn này được các tế bào có roi thực bào và tiêu hoá nội bào Các chất dinh dưỡng đơn giản tạo thành được cơ thể sử dụng

Như vậy trong túi tiêu hoá thức ăn vừa được tiêu hoá ngoại bào (tiêu hoá bên ngoài

tế bào nhờ enzim) vừa được tiêu hoá nội bào (tiêu hoá bên trong tế bào, giống như

ở trùng giày)

So với động vật nguyên sinh, động vật có túi tiêu hoá có thể ăn được thức ăn có kích thước lớn hơn

2.3 Tiêu hóa ở động vật có ống tiêu hóa

Ống tiêu hóa có ở động vật có xương sống (cá, lưỡng cư, bò sát, chim, thú) và ở nhiều loài động vật không xương sống như giun đốt, côn trùng

Hình 2 Hệ tiêu hóa ở côn trùng, giun đất, chim và người

Ống tiêu hoá cùng với các tuyến tiêu hoá như tuyến nước bọt, tuyến tuỵ, gan tạo thành hệ tiêu hoá Ống tiêu hoá được chia làm các đoạn chính : miệng, thực quản,

dạ dày, ruột non, ruột già Ống tiêu hoá của chim, giun đốt có thêm diều

Hệ tiêu hoá dạng ống phân hoá thành các cơ quan khác nhau Mỗi cơ quan có đặc điểm cấu tạo khác nhau, đảm nhận những chức năng tiêu hoá nhất định, giúp cho quá trình tiêu hoá đạt hiệu quả cao

Trong ống tiêu hoá, thức ăn được tiêu hoá ngoại bào thông qua quá trình biến đổi

cơ học và hoá học thành các dạng đơn giản dễ hấp thụ

Quá trình tiêu hoá cơ học thức ăn có tác dụng làm nhỏ thức ăn, trộn đều thức ăn với dịch tiêu hoá do vậy làm tăng hiệu quả tác dụng của tiêu hoá hoá học

Quá trình tiêu hoá hoá học thức ăn nhờ xúc tác của các enzim tiêu hoá Các enzim xúc tác quá trình thuỷ phân các chất hữu cơ phức tạp trong thức ăn thành các chất hữu cơ đơn giản Các chất hữu cơ đơn giản chủ yếu được ruột hấp thụ, sau đó đi theo đường máu và bạch huyết đến các tế bào, các cơ quan của cơ thể

III Cấu tạo các cơ quan tiêu hóa

- Ống tiêu hóa điển hình ở động vật và người bao gồm: miệng → hầu → thực quản→dạ dày → ruột non → ruột già → hậu môn

3.1 Khoang miệng

- Khoang miệng là cơ quan đầu tiên trong ống tiêu hóa, là bộ phận lấy thức ăn và nghiền nhỏ thức ăn

- Trong khoang miệng có răng, lưỡi, tuyến nước bọt bao gồm tuyến dưới lưỡi, tuyến dưới hàm và tuyến mang tai

Răng: ở người lớn có 32 răng chia làm 3 loại 8 răng cửa, 4 răng nanh, 8 răng hàm trước và 12 răng hàm

+ Công thức răng của người trưởng thành 3H

3 TH 2

2 N 1

1 C 2 2

Hình 3 Sơ đồ cấu tạo răng

+ Thành phần cấu tạo răng gồm

- Lớp enzim rất chắc bao bọc bên ngoài để bảo vệ răng

- Lớp thân răng rất cứng

-Tuỷ răng chứa mạch máu, các đầu mút thần kinh

Ở trẻ em răng mọc lúc 5 - 6 tháng tuổi Đến 2 tuổi trẻ đủ 20 răng sữa Răng sữa có cấu tạo kém bền dễ bị sứt mẻ, sún, sâu Đến 5-6 tuổi răng sữa bắt đầu được thay bằng răng mới, bền vững hơn Tới 15-17 tuổi, sự thay răng kết thúc lúc này có 32 chiếc

+ Răng cửa để cắt thức ăn, ranh nanh xé thức ăn, răng hàm để nhai thức ăn

+ Răng của các loài động vật khác nhau có sự thích nghi cao độ với nguồn thức ăn

mà chúng sử dụng: động vật ăn thịt có răng nanh dài, sắc, nhọn Động vật ăn cỏ răng nanh kém phát triển hơn nhưng răng hàm phát triển to, bè, khỏe

Lưỡi là một khối cơ vân rắn chắc,rất linh động, bên ngoài được phủ một lớp màng nhầy, có nhiều mạch máu, dây thần kinh

- Lưỡi có nhiệm vụ chuyển thức ăn trong khi nhai, là cơ quan vị giác và góp phần vào việc phát âm

Hình4 Sơ đồ các gai vị giác trên lưỡi

Bitter: đắng

Sour: chua

Salty: mặn

Sweet and fatty: ngọt và béo

3.2 Hầu và thực quản

- Hầu dài khoảng 12 cm và thực quản dài 25 cm có nhiệm vụ dồn thức ăn từ miệng xuống dạ dày ở hầu có sụn thanh thiệt làm nhiệm vụ đóng kín khí quản khi nuốt thức ăn

- Thực quản bình thường là một ống cơ rất chặt nên thức ăn từ dạ dày không bị đẩy lên thực quản Thực quản chỉ mở ra khi nuốt cho thức ăn đi qua

3.3 Dạ dày

- Thành dạ dày gồm có 3 lớp cơ trơn (cơ dọc, cơ vòng, cơ xiên) Những lớp cơ này

co thắt theo một nhịp đều đặn - thường là 3 lần co trong một phút - để trộn và khuấy những chất có trong dạ dày

Hình 5 Cấu tạo dạ dày

- Lát mặt trong dạ dày là một lớp niêm mạc Dịch nhầy, chất lỏng nhờn và đặc được sản xuất bởi các tế bào của lớp màng này giúp bảo vệ dạ dày khỏi sự phá hủy của những dịch tiết của chính nó Những dịch tiết này: gồm có acid và các enzyme

đi vào dạ dày qua hàng triệu hố cạn mở ra mặt trong của dạ dày được gọi là những

hố dịch vị

- Dịch vị bao gồm HCl và pepsin Pepsin là một loại enzyme có tác dụng phân rã

các protein; HCl giết những vi sinh vật có trong thức ăn và phá vỡ màng tế bào và những mô liên kết trong thức ăn

3.4 Ruột non

Dài 5 - 6 m, được cấu tạo bởi 4 lớp bền chắc (lớp thanh mạc, lớp cơ, lớp dưới niêm

mạc và lớp niêm mạc)

Mặt trong của ruột non được phủ bởi những nhung mao có hình dạng giống như những sợi vải của khăn bông Những nhung mao này làm gia tăng đáng kể bề mặt tiếp xúc của ruột non để hấp thu các chất dinh dưỡng Trong mỗi nhung mao có các mao mạch và mạch bạch huyết

Hình 6 Cấu tạo ruột non

Các phân tử thức ăn đã được tiêu hóa sẽ được hấp thu qua thành của các nhung mao vào trong các mao mạch và mạch bạch huyết Ở đáy các nhung mao có các tuyến tiết ra dịch ruột Dịch này có chứa các enzyme tiêu hóa có khả năng chuyển thức ăn thành những dạng cấu tạo đơn giản hơn mà cơ thể có thể sử dụng được Cũng như trong dạ dày, lớp dịch nhầy bao phủ bên trên giúp bảo vệ niêm mạc của ruột non Và vì các enzyme tiêu hóa có tác dụng quá mạnh nên các tế bào niêm mạc này được thay mới hoàn toàn sau mỗi 2 ngày

3.5 Ruột già

Dài 1,3-1,5 m chứa hệ thống vi khuẩn phong phú, chủ yếu là vi khuẩn hoại sinh, có tác dụng phân huỷ các chất bả của thức ăn để tạo thành phân tống ra ngoài qua hậu môn ở người ruột già được chia làm 3 phần gồm: manh tràng, trực tràng, kết tràng

IV Sự tiêu hóa thức ăn

IV.1 Tiêu hóa thức ăn ở khoang miệng.

- Tiêu hóa cơ học ở miệng chủ yếu bao gồm hoạt động cắn, xé, nghiền nhỏ thức ăn

do các loại răng đảm nhiệm; trộn thức ăn thấm với nước bọt nhờ hoạt động của lưỡi

và tạo thành các viên thức ăn nhỏ, rơi xuống hầu nhờ hoạt động nuốt

- Tiêu hóa hóa học thức ăn ở miệng do enzim amilaza trong nước bọt tác động + Nước bọt chứa lisozim, protein, enzim, mucoproteid, các muối vô cơ như

cacbonat, clorua, sunfat của natri, kali, maghê, canxi, trong đó nhiều nhất là

NaHCO3,

Tính chất: Tỉ trọng 1,002-1,009, độ pH kiềm: ở người 7,35; lợn 7,32; chó, ngựa 7,36; trâu bò 8,20

Tác dụng của nước bọt

- Nước bọt chứa nhiều nước, chất nhầy nên có tác dụng làm tẩm ướt thức ăn, làm chúng dính kết với nhau, tạo thành viên thức ăn thuận lợi cho việc nuốt vào dạ dày

- Nước bọt có 2 enzim tiêu hoá là amilase nước bọt (ptialin) và mantase, loại này có

ít ở động vật nhai lại và bọn ăn cỏ, có nhiều ở bọn sử dụng thức ăn là tinh bột, tác dụng của chúng như sau:

amilase

mantase

Tuy nhiên lượng mantase trong nước bọt rất ít và nhiều loài không có enzim

này trong nước bọt

- Lisozim trong nước bọt có vai trò lớn trong diệt khuẩn, nó làm tan màng bọc của vi khuẩn

- Với động vật nhai lại, nước bọt có tác dụng trung hoà axit hữu cơ sinh ra do quá trình lên enzim ở dạ cỏ, giúp ổn định độ pH ở dạ cỏ, đồng thời chúng còn giúp cho quá trình trao đổi nitơ

- Với một vài loài nước có bọt tiết ra còn tác dụng thải nhiệt

· Điều hoà bài tiết nước bọt Nước bọt được bài tiết liên tục, nhưng tăng lên

trong bữa ăn, nhờ được điều hoà bởi cơ chế thần kinh và thần kinh-thể dịch

- Cơ chế thần kinh

Gồm : phản xạ không điều kiện (PXKĐK) và phản xạ có điều kiện (PXCĐK) + Cơ chế PXKĐK:

Khi ta ăn, thức ăn kích thích vào các thụ cảm thể cơ học và hoá học ở niêm mạc lưỡi miệng Các xung động đi trong các sợi cảm giác đi trong thành phần của các dây thần kinh lưỡi, dây lưỡi hầu và dây thanh quản trên về trung khu nước bọt ở hành não và tuỷ sống

Từ trung khu nước bọt các sợi ly tâm (là các sợi thần kinh thực vật) truyền xung động tới các tuyến nước bọt Các sợi phó giao cảm từ nhân nước bọt trên theo dây Thừng nhĩ (nhánh của dây VII) tới chi phối tuyến nước bọt dưới hàm, dưới lưỡi Các sợi từ nhân nước bọt dưới theo dây tai (nhánh của dây IX) tới chi phối tuyến mang tai Các sợi giao cảm xuất phát từ các hạch giao cảm cổ.Kích thích sợi phó giao cảm làm tăng tiết nước bọt nhiều chất nhầy và enzim, còn các sợi giao cảm làm tăng tiết nước bọt loãng

+ Cơ chế PXCĐK

Chỉ cần trông thấy, ngửi thấy hoặc nghe nói đến các món ăn ngon và ưa thích đã tiết nước bọt, đó là nước bọt tâm lý

Cơ chế thần kinh- thể dịch.

Khi hoạt động, tuyến nước bọt bài tiết ra chất hormon Kallikrein, làm xúc tác chuyển chất Kininogen (có sẵn trong máu) thành chất BradykininMột số sản phẩm chuyển hoá (CO2, histamin ) có tác dụng gây giãn mạch và tăng tiết nước bọt

Ngoài ra sự bài tiết nước bọt còn phụ thuộc vào tính chất của thức ăn Thức ăn khô, toan, kiềm, chua, cay có tác dụng làm tăng tiết nước bọt

4.2 Tiêu hóa ở dạ dày

Dịch dạ dày có nhiều enzim tiêu hóa:

+ Enzim pepsin tiêu hoá protid;

+ Renin (chymosin, presure), có tác dụng chuyển chất caseinogen thành casein và kết hợp với canxi tạo thành chất như váng sữa Enzim này quan trọng với trẻ em, người lớn nó rất ít tác dụng;

+ Enzim lipase tiêu hoá lipid, enzim này hoạt động tốt ở môi trường kiềm, nhưng ở

dạ dày có môi trường toan, nên lipase dạ dày hoạt động yếu, chỉ có tác dụng thuỷ phân những lipid đã nhũ tương hoá (như lipid của sữa, của lòng đỏ trứng) biến chúng thành acid béo, monoglycerid và glycerol Người lớn enzim này có tác dụng không đáng kể

Tác dụng của acid HCl dạ dày:

HCl có tác dụng hoạt hoá enzim, biến enzim pepsinogen ở dạng chưa hoạt

động thành dạng hoạt động pepsin

+ HCl làm trương nở protein giúp cho pepsin phân hủy chúng nhanh hơn

+ HCl làm tan colagen trong mô liên kết bao quanh cơ, tạo điều kiện cho sự tiêu hoá prôtêin cơ diễn ra nhanh hơn

+ HCl giúp ổn định độ pH ở dạ dày

+ HCl làm hoà tan nuclêôprotit, giúp pepsin tiêu hoá prôtêin của nó

+ Xúc tác cho quá trình biến Progastrin thành gastrin, làm cho quá trình tiết dịch vị

về sau càng tăng (quá trình tiết dịch vị về sau càng tăng này xẩy ra khi cả khi HCl xuống tới tá tràng phát động màng nhầy tá tràng gây tiết secretin)

+ HCl còn có tác dụng trong cơ chế đóng mở môn vị và diệt khuẩn

Dạ dày có hai loại chất nhầy: hoà tan trong dịch vị và không hòa tan cùng

bicacbonat tạo nên một màng dai phủ kín toàn bộ niêm mạch dạ dày và hành tá tràng Cả hai loại chất nhầy cùng bicacbonat có tác dụng trung hoà acid, che chở bảo vệ niêm mạc dạ dày khỏi sự phá huỷ của acid và pepsin

Khi sự bài tiết chất nhầy và bicacbonat bị rối loạn, khả năng bảo vệ niêm mạc bị giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho viêm loét dạ dày, tá tràng phát triển Đặc biệt xoắn khuẩn Helicobacteur Pylori khu trú phá huỷ lớp chất nhầy không hoà tan, làm cho acid tự do phá huỷ niêm mạc dạ dày

Yếu tố nội do niêm mạc dạ dày vùng đáy tiết ra, giúp hấp thu vitamin B12 ở ruột

non Khi bị viêm teo dạ dày, sẽ thiếu yếu tố nội làm cho cơ thể không hấp thu được vitamin B12 gây ra bệnh thiếu máu ác tính Kết quả tiêu hoá ở dạ dày là thức ăn được biến thành một chất nhuyễn gọi là vị trấp Trong đó 10-20% prôtein được phân giải thành các polypeptid ngắn hơn Một phần lipid đã nhũ hoá được phân giải thành monoglycerid và acid béo Còn glucid hầu như chưa được tiêu hoá, vì ở dạ dày không có enzim tiêu hoá glucid

* Sự tiêu hoá trong dạ dày của động vật nhai lại

- Tiêu hóa trong dạ day cỏ