SKKN Khai thác một số chuyên đề hay và khó phần sinh lí động vật bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia

a SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KHAI THÁC MỘT SỐ CHUN ĐỀ HAY VÀ KHĨ PHẦN SINH LÍ ĐỘNG VẬT BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA MÔN SINH HỌC TRẦN MỘNG LAI TỔ SINH - THỂ - QP - CN 1 KHAI THÁC MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ HAY VÀ KHĨ 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 công việc nhẹ nhàng tất giáo viên, nhiên lại công việc đầy tính sáng tạo thú vị Theo quan điểm đổi chương trình tăng cường đào tạo học sinh giỏi theo hướng “dạy cách học”; xây dựng chương trình theo hướng “phát triển trì động lực tự học, tự nghiên cứu”, tăng cường rèn luyện kỹ năng “vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề” “năng lực tìm hiểu - khám phá (phát minh/sáng chế)”, định hình phẩm chất của học sinh giỏi: đam mê, sáng tạo, bền bỉ, khả năng phát minh sáng chế Trong chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế chun đề sinh lí động vật bao gồm nhiều hệ quan liên quan chặt chẽ với nhau, kiến thức liên hệ thực tiễn rộng Các đề thi học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế có số lượng câu hỏi về sinh lí động vật chiếm lớn Hiện chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn học sinh tự học phần sinh lí động vật cách hiệu Từ thực tế trên, tiến hành đề tài: “Khai thác số chuyên đề hay khó phần sinh lí động vật bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia” 2 Phần II Nội dung nghiên cứu Trong đề tài vận dụng kiến thức phần sinh lí động vật để xây dựng tình dạy học có vấn đề, bao gồm kênh hình (bảng biểu, hình vẽ), kênh chữ, hệ thống câu hỏi, tập vận dụng để rèn luyện khả năng tư học sinh, rèn luyện khả năng tự học, khả năng tự khái quát của học sinh Các sơ đồ bảng biểu thường đưa kết thí nghiệm, tình giả định, từ đặt câu hỏi kiểm tra, đánh giá năng lực của học sinh Để có câu hỏi phần vận dụng cần có số liệu thơng qua bảng biểu, đồ thị Vì vậy đề tài, tơi cố gắng tập hợp bảng biểu, đồ thị để phân tích kiến thức, nêu cách tạo tình để rèn luyện khả năng tư của học sinh, phát triển năng lực cần có của học sinh giỏi môn sinh học Mỗi sơ đồ đều sự đúc kết của nội dung kiến thức định, vậy việc tập hợp hệ thống tình qua sơ đồ, bảng biểu quan trọng để giảng dạy, bồi dưỡng kiểm tra đánh giá học sinh giỏi Thông qua hệ thống sơ đồ, bảng biểu thấy học sinh học tập hào hứng, phát triển tư duy, sử dụng vào đề kiểm tra có tác dụng phân loại thí sinh tốt Hiện đề học sinh giỏi vòng chọn học sinh giỏi Quốc gia vòng chọn đội tuyển dự thi Olympic Quốc tế, chủ yếu câu hỏi có hình ảnh, bảng biểu Đặc biệt đề Quốc tế, hầu hết câu hỏi đều sử dụng sơ đồ bảng biểu, hình ảnh, yêu cầu học sinh xử lí số liệu, tình thực tế giả định Do thời lượng của sáng kiến kinh nghiệm có hạn, nên đề tài tơi chủ ́u đưa tình điển hình của chuyên đề sinh lí động vật để hướng dẫn cách khai thác kiến thức, cách đặt câu hỏi để đánh giá năng lực học sinh Các tình sử dụng đề tài vận dụng câu hỏi, tập tình đề thi học sinh giỏi Quốc Gia, Quốc tế Một số nội dung chọn lọc hệ tuần hồn A Phân tích đường cong lực sắc tố hô hấp hêmôglôbin ôxi Hêmôglôbin (Hb) cấu tạo từ tiểu phần (Hình 1), tiểu phần liên kết với phân tử O 2, Hb liên kết với phân tử O Điều đặc biệt lực của Hb với O2 liên quan đến số phân tử O2 liên kết với Hb Đường cong phân li của hêmơglơbin có dạng hình chữ S có sự phối hợp của tiểu đơn vị của hêmôglôbin Khi chuỗi polipeptit liên kết với O sự biến đổi cấu hình khơng gian của lại kích thích phân tử bên cạnh thay đổi 3 cấu hình làm tăng lực liên kết với O của Như vậy, cần gia tăng phân áp O2 của mơi trường nhanh chóng làm gia tăng mức độ liên kết với O của hêmôglôbin Ái lực Hb với O2 chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố ngoại cảnh phân áp O2, nhiệt độ, độ pH Hình 2: Phân tích ảnh hưởng của nhân tố ngoại cảnh đến đường cong phân li HbO2 Đường cong B đường cong chuẩn, điều kiện bình thường Khi đọc đề thi hướng dẫn học sinh lấy đường cong làm chuẩn, sau suy đường cong khác Đường cong chuẩn có dạng chữ S, thay đổi theo phân áp O2 Khi phân áp O2 tăng tỉ lệ % bão hồ Hb O tăng đạt đến trị số bão hoà 4 Khi học sinh nắm chế gắn của Hb O 2; yếu tố ảnh hưởng đến đường cong này, giáo viên khai thác tình thực tế giả định để rèn tư học sinh Trên đồ thị hình cho thấy, nếu H+ máu tăng, tức pH máu giảm; nhiệt độ tăng, phân áp CO2 tăng đường cong lệch sang phải, tăng phân li HbO Ngược lại, nếu H+ giảm (pH tăng), nhiệt độ giảm, phân áp CO giảm đường cong lệch sang trái, nghĩa tăng sự kết hợp HbO Những yếu tố thay đổi nhiều nguyên nhân hoạt động thể lực, chuyển hoá, dùng thuốc có tính axit, bazơ Ngồi so sánh mức độ bão hoà O của loại sắc tố khác nhau: miôglôbin sắc tố dự trữ O2 cơ, lực của với O2 cao Hb Các động vật khác sống mơi trường khác có lực Hb O2 khác Ví dụ, động vật sống núi cao, nồng độ O thấp nên có lực của Hb với O2 cao so với động vật sống đồng Trường hợp Hb của thai nhi nằm bụng mẹ có sự thay đổi về cấu trúc so với người trưởng thành: Từ giai đoạn phôi : HbE gồm mạch α mạch ε Giai đoạn tháng → Lọt lòng: HbF gồm mạch α mạch γ Giai đoạn lọt lòng → tháng tuổi: HbF chiếm 20% HbA chiếm 80% Giai đoạn tháng tuổi → trưởng thành: HbA gồm mạch α mạch β Sự thay đổi đặc điểm thích nghi của thể, bụng mẹ, Hb của bào thai phải có lực với O2 cao lực Hb của mẹ với O2 bào thai lấy O2 từ thể mẹ Từ phân tích trên, giáo viên tạo tình có vấn đề để giảng dạy, phát triển năng lực tư của học sinh Tình 1: Hình 3: mơ tả đường cong phân li Hb-O2 lồi khác Cho ví dụ sau: (I) Mèo hổ (II) Gà lợn (III) Rắn thỏ (IV) Voi chuột nhắt Hãy cho biết loài ứng với đường cong 1, loài ứng với đường cong 2? Giải thích 5 Trả lời: Các động vật đại diện cho trường hợp khác về ảnh hưởng của ngoại cảnh đến sự kết hợp của Hb O2 (I) Mèo ứng với đường cong 2, hổ ứng với đường cong Do mèo có kích thước nhỏ, tỉ lệ S/V lớn, trao đổi chất của mèo mạnh hổ, H + máu thân nhiệt của mèo cao nên sự phân li Hb-O của mèo mạnh hổ H+ máu cao 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 Do gà có thân nhiệt cao hơn, trao đổi chất mạnh nên đường cong lệch về phía bên phải Khi q trình trao đổi chất diễn mạnh, kèm theo H + máu thân nhiệt đều tăng, dẫn đến tăng phân li HbO2 (III) Rắn ứng với đường cong 1, thỏ ứng với đường cong Do rắn động vật biến nhiệt nên trao đổi chất ít, đường cong lệch về phía bên trái Còn thỏ động vật đẳng nhiệt nên trao đổi chất mạnh hơn, giải phóng nhiều CO 2, thân nhiệt cao nên đường cong lệch về phía bên phải (IV) Voi ứng với đường cong 1, chuột nhắt ứng với đường cong Do voi có kích thước lớn, tỉ lệ S/V của voi nhỏ chuột nhắt nên trao đổi chất voi có tốc độ nhỏ Nên đường cong phân li HbO2 của voi lệch về phía bên trái Như vậy kích thước thể, kiểu thân nhiệt, môi trường sống đều ảnh hưởng đến đường cong phân li của Hb-O2 Tình 2: Khả năng lấy O2 từ môi trường của nhiều động vật phản ánh qua đường cong phân ly hêmơglơbin của chúng Hình thể đường cong phân ly hêmơglơbin của hai nhóm cá thể có kích thước, khối lượng mức độ trưởng thành tương đương của hai loài cá I II Hãy trả lời giải thích cho câu hỏi Trong hai loài cá I II, a loài sống vùng nước chảy nhanh hơn? b lồi có tốc độ trao đổi chất thấp hơn? c loài sống vùng nước sâu hơn? 6 Trả lời: a Loài II hay sống vùng nước chảy mạnh Do vùng nước chảy mạnh có nồng độ (phân áp) O2 cao hơn, nên lực Hb với O2 thấp hơn, ứng với đường cong bên phải b Lồi I có tốc độ trao đổi chất thấp Do tốc độ trao đổi chất thấp tiêu thụ O2 thải CO2 máu, nên lực Hb với O2 cao hơn, ứng với đường cong bên trái c Loài I sống vùng nước sâu Do vùng nước sâu có nồng độ O thấp hơn, lực của Hb với O2 cao hơn, ứng với đường cong bên trái Nhận xét: câu hỏi, có nhiều tình phân ly hêmôglôbin với O2 Nhưng học sinh cần nắm nguyên tắc phân li Hb với O2: - Mơi trường nhiều O2 lực Hb với O thấp mơi trường O Ví dụ động vật vật sống núi cao, nơi có nồng độ O thấp lực Hb với O2 cao so với sống đồng Các lồi cá sống mơi trường nước chảy có nhiều O2 động vật sống mơi trường nước đứng, nên lực Hb với O2 động vật vùng nước chảy thấp cá sống vùng nước đứng - Động vật trao đổi chất mạnh lực Hb với O thấp động vật có trao đổi chất thấp Nguyên nhân hoạt động mạnh thải nhiều CO2, dẫn đến nồng độ ion H+ máu tăng, pH giảm, thân nhiệt tăng, từ làm giảm lực Hb với O2 Ví dụ HbO2 bão hồ gà cao HbO2 bão hoà thỏ, gà hoạt động trao đổi chất mạnh thỏ; HbO bão hoà rắn (động vật biến nhiệt) cao HbO2 bão hoà thỏ (động vật đẳng nhiệt) Tình 3: Dựa vào sự hiểu biết về lực của sắc tố hô hấp ôxi, cho biết số đường cong A, B, C D hình 5, đường đường cong phân li ơxi của: (1) Hêmơglơbin máu người bình thường nghỉ ngơi, hít thở bình thường (2) Miơglơbin 7 (3) Hêmôglôbin máu người uống thuốc aspirin làm tăng nồng độ H + máu (4) Hêmôglôbin máu người trạng thái nghỉ ngơi hít thở với nhịp tăng dần Hãy giải thích phương án Trả lời: - Đường cong A của miôglôbin, - Đường cong B của người trạng thái nghỉ ngơi hít thở với nhịp tăng dần - Đường cong C của người bình thường nghỉ ngơi, hít thở bình thường - Đường cong D người uống thuốc làm tăng nồng độ H+ máu Giải thích: - Ta nhận đường cong B, C D của hêmơglơbin hêmôglôbin liên kết nhả ôxi cách linh hoạt nhiều so với miôglôbin để đáp ứng chức năng vận chuyển ơxi miơglơbin có chức năng dự trữ ơxi nên liên kết chặt chẽ với ơxi thế đường cong phân li của phải A Ở đường cong B, C, D: trước hết ta chọn người trạng thái bình thường C, đường cong khác đều chịu ảnh hưởng của ngoại cảnh - Đường cong C của người bình thường nghỉ ngơi, hít thở bình thường - Đường cong B của Hêmôglôbin máu của người trạng thái nghỉ ngơi hít thở với nhịp tăng dần Người có phân áp O cao người khác nên tỉ lệ kết hợp HbO2 cao - Đường cong D người uống thuốc aspirin làm tăng nồng độ H+ máu Khi H+ máu tăng làm tăng phân li HbO Vì vậy giảm tỉ lệ bão hồ HbO2 Tóm lại, qua phân tích lí thuyết câu hỏi trích từ đề thi học sinh giỏi Quốc gia, đề thi học sinh giỏi Quốc tế nhận thấy rằng: học sinh cần phải học nguyên lí đường cong phân li Hb-O 2, nắm ảnh hưởng nhân tố ngoại cảnh đến phân li đường cong Hb-O Từ trả lời tình đề thi B Mối quan hệ huyết áp, thể tích máu bệnh tim Lí thuyết bản: chu kì tim, tâm nhĩ co tống phần máu lại tâm nhĩ xuống tâm thất Khi tâm thất co, làm tăng áp lực tâm 8 thất, van nhĩ thất đóng lại, tâm thất co tiếp (giai đoạn co đẳng tích) cho đến áp lực tâm thất cao động mạch làm mở van thất động (van tổ chim), giai đoạn tâm thất co tống máu Sau tâm thất dãn, van thất động đóng lại áp lực tâm thất nhỏ áp lực động mạch Tâm thất tiếp tục dãn làm mở van nhĩ thất, máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất Giai đoạn tâm thất dãn trùng với giai đoạn tâm nhĩ dãn nên gọi pha dãn chung Tim có tính tự động chịu ảnh hưởng của trung khu điều hồ tim mạch Do ́u tố ngoại ảnh ảnh hưởng gián tiếp đến sự co bóp của tim, từ ảnh hưởng đến nhịp tim, hút áp… Tình Hình mơ tả sự thay đổi huyết áp thể tích máu ngăn (buồng) tim chu kỳ tim Hãy phân tích sự thay đổi của huyết áp thể tích máu giai đoạn P-Q, Q-R, R-S, S-P Hãy cho biết, giai đoạn ứng với giai đoạn chu kì tim Trả lời: Đây mô tả về tâm thất trái: Giai đoạn P-Q: thể tích máu tăng nhiều, từ 60ml lên 130ml cịn huyết áp tăng nhẹ, giai đoạn tâm thất giãn, tâm nhĩ co, van nhĩ thất mở, máu chảy xuống tâm thất Giai đoạn Q-R: thể tích máu khơng tăng huyết áp tăng mạnh, giai đoạn tâm Hình thất co đẳng tích Giai đoạn đầu làm van nhĩ thất đóng, cuối chu kì áp lực tâm thất cao động mạch van thất động mở Giai đoạn R-S: tâm thất co tống máu, áp lực của tâm thất cao động mạch nên làm mở van thất động, máu từ tâm thất tống vào động mạch chủ, lúc thể tích máu tâm thất giảm nhanh Giai đoạn S-P: tâm thất giãn đẳng tích, huyết áp giảm nhanh thể tích tâm thất khơng thay đổi Lúc van thất động đóng lại, van nhĩ thất chưa mở Thực sơ đồ hình kiểm tra lại lí thuyết chu kì hoạt động tim 9 Để nắm hoạt động van tim, học sinh cần nhớ: “van nhĩ thất ln mở, đóng tâm thất co, van thất động (van bán nguyệt) ln đóng, mở tâm thất co Một số học sinh nhầm lẫn: máu chảy từ tâm nhĩ xuống tâm thất vào pha nào? Nhiều bạn trả lời tâm nhĩ co, câu khơng xác Bởi pha dãn chung máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất, lúc tâm nhĩ dãn Từ đồ thị hình trên, tim bị bệnh van đồ thị bị biến dạng Trong trường hợp bị hở van nhĩ thất tâm thất co làm phần máu bị trào ngược lên tâm nhĩ, điều dẫn đến máu vào động mạch giảm, làm giảm huyết áp Thể tích máu giai đoạn co đẳng tích tâm thất giảm Nếu hẹp van nhĩ thất máu xuống tâm thất giảm Nếu hở van bán nguyệt giai đoạn đầu tâm thất dãn, làm phần máu động mạch chảy ngược tâm thất Làm huyết áp động mạch lúc tâm thất trương bị giảm đáng kể, máu nuôi thể giảm Các trường hợp dẫn đến điều hồ ngược làm tim đập nhanh mạnh để cung cấp đủ máu cho thể, sau thời gian dẫn đến suy tim Tình 2: Hình (A, B, C) thể sự thay đổi áp lực thể tích máu tâm thất trái người khác Hình Hãy cho biết trường hợp A, B, C phù hợp với người sau đây? Giải thích (1) Người bị hở van nhĩ thất trái 10 10 Sơ đồ tổng quát loại hooc môn thể: Hình 10 Vùng đồi tiết yếu tố giải phóng hướng đến tuyến yên, từ tuyến yên tiết hooc môn hướng đến quan trả lời tuyến nội tiết khác Các hooc mơn tún sau liên hệ ngược âm tính liên hệ ngược dương tính lên tuyến vùng đồi tuyến yên Sai hỏng về nội tiết có nhiều dạng, phụ thuộc vào quan nguồn, quan đích hay đường truyền hooc môn Các câu hỏi khai thác về nội tiết chủ yếu về bệnh rối loạn hooc môn, rối loạn tuyến nội tiết Sau tơi khai thác số tình bật mà đề thi thường khai thác: 13 13 Thác hoocmon của tún thượng thận Hình 11 Giải thích sơ đồ: có tín hiệu từ mơi trường, ví dụ stress (căng thẳng), vùng đồi tiết yếu tố giải phóng (CRH) tác động lên thuỳ trước tuyến yên, thuỳ trước tuyến yên tiết hooc môn ACTH tác động lên vỏ thượng thận Vỏ thượng thận tiết hooc môn corticoit, gồm cortisol andosteron Các hooc môn gây phản ứng stress dài hạn, làm tăng đường huyết, huyết áp, ức chế hệ miễn dịch Các hooc môn corticoit lại liên hệ ngược âm tính lên vùng đồi tuyến yên Cũng tín hiệu stress theo đường thần kinh lại tác động lên tuỷ thượng thận (tuỷ thượng thận bắt nguồn từ tế bào thần kinh), tiết loại hooc môn epinephrine (adrenalin) norepinephrine (noradrenalin) gây phản ứng stress ngắn hạn: tăng nhịp tim, huyết áp, tăng nhịp thở Các hooc mơn thuộc tuỷ thận có tác dụng nhanh Một số tình nội tiết Tình 1: Hoocmon cortisol miền vỏ tuyến thượng thận kích thích phân giải prơtêin lipit Bảng cho biết mức nồng độ hoocmon cortisol, ACTH (hoocmon kích thích vỏ tuyến thận) CRH (hoocmon giải phóng hướng vỏ tuyến thận) mẫu xét nghiệm (kí hiệu P1 – P6) Mẫu 14 14 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 sáu mẫu (P1 – P6) tương ứng với bốn bệnh nhân chẩn đoán: (1) Ưu tuyến yên, (2) Giảm nhạy cảm thụ thể với ACTH vỏ tuyến thận, (3) Bị stress kéo dài, (4) Tăng nhạy cảm thụ thể với cortisol vùng đồi Giải thích b Ưu tuyến thận kéo dài (mãn tính) ảnh hưởng đến kích thước tuyến yên khối lượng thể nào? Giải thích Trả lời: Nguyên tắc để xác định: theo chiều xuôi: vùng đồi tiết CRH kích thích tuyến yên tiết ACTH, hooc mơn kích thích vỏ tuyến thượng thận tiết cortisol Cơ chế liên hệ ngược: cortisol ức chế ngược lên tuyến yên vùng đồi, ức chế tiết ACTH CRH Nếu phận hỏng chức dẫn đến rối loạn tiết hooc mơn Quan sát số liệu bảng ta dự đoán phận bị hỏng - Bệnh nhân (1): ưu năng tuyến yên: làm tăng hooc môn ACTH, kéo theo tăng cortisol, hooc môn ức chế ngược lên vùng đồi làm giảm tiết CRH Bệnh nhân (1) thuộc P6: ACTH cortisol cao CRH thấp - Bệnh nhân (2): giảm nhạy cảm thụ thể với ACTH vỏ tuyến thận, làm giảm tiết cortisol, giảm ức chế ngược lên tuyến yên vùng đồi nên ACTH CRH tăng Vậy (2) P1 - Bệnh nhân (3): bị stress kéo dài làm tăng CRH, dẫn đến tăng ACTH, kéo theo tăng cortisol Vậy (3) P4 Bệnh nhân (4) Tăng nhạy cảm của thụ thể với cortisol vùng đồi, làm cho hooc môn CRH, ACTH, cortisol đều thấp Vậy (4) P2 Nhận xét: nắm sơ đồ chế tác động hooc môn ta dễ dàng suy phận bị hỏng, phận hoạt động mức hay hoạt động yếu 15 15 Tình 2: thác hooc mơn tuyến giáp Hình 12 16 16 Ví dụ: Trong thí nghiệm, chuột chia thành lô Một lô tiêm hoocmôn vùng đồi CRH (hooc mơn kích thích tuyến n sản sinh ACTH) Một lơ tiêm TSH (hoocmơn kích thích tuyến giáp) Lơ cịn lại (đối chứng) tiêm dung dịch sinh lí Sau hai tuần, người ta xác định khối lượng số tuyến nội tiết khối lượng thể lô chuột Kết thu sau: Lô đối chứng Lô TN Lô TN Tuyến yên (mg) 12,9 8,0 14,5 Tuyến giáp (mg) 250,0 500,0 250,0 Tuyến thận (mg) 40,0 40,0 75,0 Khối lượng thể (g) 400,0 252,0 275,0 Lô TN lô TN tiêm loại hoocmơn nào? Giải thích kết thí nghiệm Trả lời: - Lơ tiêm TSH lơ tiêm CRH Giải thích: - Ở lô tiêm TSH, TSH tăng làm tăng khối lượng tuyến giáp (từ 250 mg lên 500 mg) gây tăng tiết tiroxin + Tăng tiroxin gây điều hòa ngược âm tính lên vùng đồi làm giảm tiết hooc mơn giải phóng CRH Hooc mơn CRH giảm, làm tún yên giảm khối lượng (từ 12,9 mg xuống mg) + Tăng tiroxin làm tăng tốc độ chuyển hóa, tăng sử dụng vật chất năng lượng, làm khối lượng thể giảm (từ 400 g xuống 252 g) - Ở lô tiêm CRH, CRH tăng, làm tăng khối lượng tuyến yên (từ 12,9 mg lên 14,5 mg) gây tăng tiết ACTH + ACTH tăng cao làm tăng khối lượng tuyến thận (từ 40 mg lên 75 mg) gây tăng tiết cortizol + Tăng cortizol làm tăng phân giải prôtêin lipit, làm khối lượng thể giảm (từ 400 g xuống 275 g) Tình 3: Hình thể kiểu hình đặc trưng nhóm chuột trưởng thành (a, b, c) lồi, lứa tuổi, giới tính ni loại thức ăn Các chuột thuộc nhóm chuột có đường tín hiệu leptin khác 17 17 Hình 13 Các chuột sau phẫu thuật nối tuần hồn theo cặp, ni tuần, cho ăn tự Sự thay đổi kiểu hình ngồi ghi lại a Mỗi nhóm chuột (a), (b), (c) tương ứng với nhóm chuột sau: (1) đột biến leptin, (2) đột biến thụ thể leptin, (3) bình thường (BT)? b Nối tuần hồn chuột BT chuột (c), sau tuần khối lượng chuột BT chuột (c) thay đổi nào? Hình 14 Trả lời: a Chuột (b) (c) béo phì chứng tỏ (a) chuột bình thường Chuột (b) nối với chuột (a) chuột (b) với chuột (c) chuột (b) đều béo phì, chứng tỏ chuột (b) bị đột biến hỏng thụ thể leptin Vậy chuột (c) bị đột biến leptin 18 18 b Khi nối tuần hồn chuột bình thường chuột (c), chuột (c) có leptin từ chuột (a), nên khối lượng chuột (c) giảm Cịn chuột bình thường bị thiếu leptin nên khối lượng tăng Được sản xuất mô mỡ, leptin ức chế ngon miệng Khi mỡ của thể giảm, mức leptin giảm Được tiết dày, ghrelin tín hiệu khởi động cảm giác đói PYY tiết ruột non sau ăn, ức chế ngon miệng, ngược lại với ghrelin Tăng mức đường máu kích thích tuỵ tiết insulin Hooc mơn cịn có tác dụng ức chế ngon miệng Hình 15 Các hooc mơn liên quan đến béo phì: Khi nắm vai trị loại hooc mơn này, học sinh suy luận trường hợp bị rối loạn hooc mơn liên quan đến béo phì Một số vấn đề điện thần kinh Điện thần kinh đề cập đến điện nghỉ điện hoạt động - Điện nghỉ chênh lệch điện hai bên màng tế bào tế bào khơng bị kích thích, phía màng tế bào tích điện âm so với phía ngồi màng tích điện dương Nguyên nhân có điện nghỉ chủ yếu yếu tố sau đây: + Nồng độ ion kali bên tế bào cao bên + Các cổng kali mở nên ion K + sát màng tế bào đồng loạt từ tế bào tập trung sát mặt màng tế bào, làm cho mặt ngồi tích điện dương so với mặt tích điện âm + Bơm Na-K vận chuyển ion K+ từ bên ngồi trả vào phía bên màng tế bào giúp trì nồng độ ion K+ bên tế bào cao bên tế bào 19 19 - Điện hoạt động biến đổi điện nghỉ màng tế bào từ phân cực sang phân cực, đảo cực tái phân cực Trong q trình có di chuyển ion Na+, ion K+ vào khỏi tế bào + Khi có kích thích: kênh Na + mở, ion Na+ ạt từ bên vào bên màng tế bào tạo nên tượng khử cực đảo cực, lúc mặt trở nên dương so với mặt màng tế bào Tiếp theo đó, kênh Na + đóng, kênh K+ mở, ion K+ ạt màng tế bào, gây tượng khử cực, sau tái phân cực Sự biến đổi điện màng gây biến đổi tính thấm màng điểm chế dịch chuyển ion Na +, K+ lại tiếp tục theo chu kì vậy; nhờ xung thần kinh lan truyền sợi trục thần kinh + Đối với sợi thần kinh khơng có bao miêlin, xung thần kinh lan truyền liên tục từ vùng 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 sang eo Ranvie khác Do lan truyền theo lối nhảy cóc nên tốc độ lan truyền xung thần kinh sợi trục thần kinh có bao miêlin nhanh so với sợi thần kinh khơng có bao miêlin + Mức độ tiến hoá hệ thần kinh liên quan đến tỉ lệ tế bào nơron có bao mielin Từ kiến thức bản, giáo viên tạo tình biến đổi điện để phát triển khả tư học sinh Tình 1: Một tế bào thần kinh có điện thế nghỉ -70mV Có hai trường hợp sau đây: a Tế bào thần kinh tăng tính thấm ion canxi (biết nồng độ canxi dịch ngoại bào cao dịch nội bào) b Bơm Na-K của nơron hoạt động yếu (do rối loạn chuyển hóa) Trường hợp làm thay đổi (tăng phân cực, giảm phân cực) giữ nguyên điện thế nghỉ? Giải thích Trả lời: Trường hợp a Làm thay đổi điện thế nghỉ - Iơn canxi mang điện tích dương vào làm trung hồ bớt điện tích âm, từ làm giảm phân cực màng tế bào Trường hợp b Làm thay đổi điện thế nghỉ - Do làm giảm chuyển K+ vào tế bào, giảm chuyển Na+ tế bào, (bơm Na/K lần bơm đồng thời 2K+ vào 3Na+ ra) Nhận xét: điện nghỉ kí hiệu -70mV, dấu trừ kí hiệu điện nghỉ khơng phải có giá trị âm Điện nghỉ tạo chênh lệch 20 20 ion ngồi màng tế bào Trong có linh hoạt ion K +, ion di chuyển từ màng Nếu lượng ion K+ dịch chuyển yếu tố loại ion dương di chuyển từ ngồi vào bên làm giảm điện nghỉ Tình 2: Trường hợp sau gây dịch chuyển điện màng từ -70 mV đến -50 mV nơron? Giải thích - Trường hợp 1: Tăng nồng độ aldosteron máu - Trường hợp 2: Giảm nồng độ aldosteron máu - Trường hợp 3: Bơm Na-K màng sinh chất nơron hoạt động yếu Trả lời: Trường hợp tăng nồng độ aldosteron máu không gây sự dịch chuyển điện thế màng từ -70mV đến -50mV mà ngược lại gây tăng phân cực, vì: + Nồng độ aldosteron cao gây tăng Na+, giảm K+ máu dịch kẽ + Do chênh lệch K+ hai bên màng nơron tăng, dòng K+ tăng nên màng âm hơn, gây tăng phân cực nơron - Trường hợp giảm nồng độ aldosteron máu gây sự dịch chuyển điện thế màng từ -70mV đến -50mV, vì: + Nồng độ aldosteron thấp gây giảm Na + tăng K+ máu dịch kẽ + Do chênh lệch K+ hai bên màng nơron giảm, dòng K + giảm nên phía bên màng âm hơn, điện thế màng dịch chuyển từ -70mV đến -50mV + Trường hợp bơm Na-K hoạt động yếu, điện thế màng dịch chuyển từ -70mV đến -50mV Bơm Na-K hoạt động yếu dẫn đến giảm K + vận chuyển vào tế bào Nồng độ K+ tế bào giảm, dòng K+ giảm làm cho màng âm Nhận xét: điện nghỉ phụ thuộc chênh lệch nồng độ ion K + bên màng tế bào, yếu tố ảnh hưởng đến chênh lệch ion K+ ảnh hưởng đến điện nghỉ Tình 3: Người ta kích thích sợi trục của nơron ghi đồ thị điện thế hoạt động A Giả sử sau tiếp tục tiến hành thí nghiệm độc lập: - Thí nghiệm 1: Kích thích sợi trục của nơron sau làm giảm nồng độ K+ nơron - Thí nghiệm : Kích thích sợi trục của nơron sau làm tăng nồng độ K+ 21 21 nơron - Thí nghiệm Kích thích sợi trục của nơron với cường độ kích thích nhỏ lúc đầu Hãy cho biết thí nghiệm thí nghiệm nêu gây nên sự thay đổi từ đồ thị điện thế hoạt động A (đường cong nét liền) sang đồ thị điện thế hoạt động B (đường cong nét đứt quãng) Tại sao? Hình 16 Đồ thị điện thế hoạt động của sợi trục nơron Trả lời: a Thí nghiệm gây nên sự thay đổi đồ thị từ A sang B b Giải thích : - Giảm K+ làm giảm chênh lệch điện thế hai bên màng, giảm giá trị điện thế nghỉ (từ -70mV xuống -50mV) giảm điện thế hoạt động - Tăng K+ làm tăng giá trị điện thế nghỉ điện hoạt động - Giảm cường độ kích thích làm giảm tần số xung thần kinh Tình 4: Bốn chất hố học (A, B, C, D) có tác động đặc trưng lên sự truyền tin qua xinap sau: Chất A tăng cường sự phân giải chất truyền tin thần kinh Chất B ức chế sự giải phóng chất truyền tin thần kinh Chất C ức chế sự loại bỏ chất truyền tin thần kinh khỏi khe xinap Chất D tăng cường hoạt hoá kênh Ca2+ màng trước xinap 22 22 Bảng bao gồm kết của lần ghi điện thế khử cực cấp độ của màng sau xinap nơron sử dụng kích thích đơn lẻ giống tác động lên nơron trước xinap trường hợp có mặt của chất (A, B, C, D) mặt của chất (đối chứng) Biết điện thế cấp độ có biên độ (độ lớn) thời gian khử cực thay đổi tương ứng với số lượng thời gian tồn của chất truyền tin thần kinh giải phóng khe xinap; thời gian tồn của chất truyền tin thần kinh không phụ thuộc vào số lượng của Các mức “Giảm” “Tăng” bảng khác biệt rõ ràng (có ý nghĩa thống kê) so với mức “BT” (bình thường) Các lần ghi điện thế Đối chứng (1) (2) (3) (4) (5) (6) Biên độ điện thế BT Giảm BT Giảm Tăng BT Tăng Thời gian khử cực BT BT Giảm Giảm BT Tăng Tăng a Hãy cho biết tác động của chất A, B, C, D tương ứng kết ghi điện thế từ (1) đến (6) nêu trên? Giải thích b Nếu thay tồn sự mở kênh Na + màng sau xinap sự mở kênh Cl hoạt hoá thụ thể của chất truyền tin thần kinh màng sau xinap, tác động của chất chất A, B, C, D gây sự phân cực lớn của điện thế màng sau xinap? Giải thích Trả lời: a Chất A - kết (2) Do chất A tăng cường phân giải chất truyền tin thần kinh làm thời gian của chất dẫn truyền thần kinh khe xinap ngắn → thời gian khử cực ngắn Biên độ điện thế bình thường (lượng chất trùn tin giải phóng khe xinap không đổi) - Chất B - kết (1) Do chất B ức chế giải phóng chất truyền tin thần kinh, giảm kích thích thụ thể sau xinap, giảm khử cực → biên độ thần kinh giảm Thời gian khử cực bình thường (thời gian phân giải chất truyền tin khe xinap bình thường) - Chất C - kết (5) Do chất C ức chế loại bỏ chất dẫn truyền tin thần kinh khỏi khe xinap làm cho chất dẫn truyền thần kinh khe xinap lâu → thời gian bám thụ thể màng sau 23 23 thời gian mở kênh ion dương tăng → tăng thời gian khử cực Biên độ điện thế bình thường (lượng chất thần kinh giải phóng khe xinap không đổi) - Chất D - kết (4) Do chất D tăng cường hoạt hoá kênh Ca 2+ màng trước xinap làm tăng giải phóng chất dẫn truyền thần kinh, tăng số lượng thụ thể màng sau xinap bị kích thích → tăng khử cực → tăng biên độ điện thế Thời gian khử cực bình thường (thời gian phân giải chất truyền tin khe xinap bình thường) b Chất D gây sự phân cực lớn của điện thế màng sau xinap Do chất D tăng cường hoạt hoá kênh Ca2+ màng trước xinap làm tăng giải phóng chất dẫn truyền thần kinh (so với chất A, B, C) → tăng số lượng ion Cl-ở ngoại bào vào (Cl- cao màng) → tăng sự phân cực của điện thế màng Hình 17 Phân tích tình qua ví dụ trên: Hoạt động xinap thần kinh: có xung thần kinh đến, ion Ca 2+ khuếch tán qua kênh để vào chuỳ xinap → làm giải phóng túi chứa chất trung gian hố học axêtincơlin, chất vào khe xinap gắn vào thụ thể màng sau xinap, gây mở kênh ion tạo nên điên hoạt động màng sau xinap Sau enzim axêtincơlin esteraza phân huỷ chất trung gian hố học axêtincôlin, tạo axêtin côlin để tái tạo axêtincôlin Lượng Ca2+ vào chuỳ xinap phụ thuộc vào xung thần kinh, từ định lượng chất trung gian hố học axêtincơlin giải phóng vào khe xinap nhiều hay Lượng chất trung gian axêtincơlin định đến biên độ hoạt động 24 24 điện hoạt động Cịn thời gian tồn axêtincơlin định đến độ dài điện hoạt động Ví dụ thay đổi thời gian khử cực, thay đổi mức độ khử cực: Hình 18 BT: bình thường Nếu chất làm giảm giải phóng chất dẫn truyền thần kinh Giảm (số lượng) mở kênh Na+ Giảm mức khử cực, có đồ thị hình I Nếu chất làm tăng lượng chất trung gian hoá học tăng số lượng kênh Na+ màng sau xinap làm tăng mức khử cực, đồ thị hình III Nếu số lượng chất trung gian không đổi làm cho chất tồn lâu hơn, ví dụ ức chế enzim axêtincơlin làm giảm thời gian mở kênh Na+ (đóng kênh nhanh/ sớm) Giảm thời gian khử cực Đồ thị hình II 25 25 Phần III KẾT LUẬN Trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi khâu vơ quan trọng cung cấp tài liệu cho học sinh tự học, tài liệu đề tài giáo viên viết biên soạn, biên tập lại Từ nguồn tư liệu có sẵn, giáo viên biên tập, chỉnh sửa, biến thành tình có vấn đề Qua thực tế triển khai viết chuyên đề bồi dưỡng, thấy học sinh học tập hiệu hơn, nâng cao khả tự học học sinh Tơi mong muốn đề nghị giáo viên tồn tỉnh tham gia viết chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi cấp chia sẻ cho đồng nghiệp chắn có nguồn tư liệu vơ phong phú Trên lược trích số tình chun đề sinh lí động vật, chắn cịn thiếu sót, mong nhận góp ý từ đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn 26 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Các đề thi học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế Các tài liệu chuyên về sinh lí động vật của Lê Đình Tuấn Mai Văn Hưng 27 27 .. .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. .. hành đề tài: ? ?Khai thác số chuyên đề hay khó phần sinh lí động vật bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia? ?? 2 Phần II Nội dung nghiên cứu Trong đề tài vận dụng kiến thức phần sinh lí động vật để... vấn đề Qua thực tế triển khai viết chuyên đề bồi dưỡng, thấy học sinh học tập hiệu hơn, nâng cao khả tự học học sinh Tơi mong muốn đề nghị giáo viên tồn tỉnh tham gia viết chuyên đề bồi dưỡng học