4. Cơ quan hô hấp phụ của cá
5.2. Xác định khả năng chịu đựng nhiệt độ của cá tôm
a. Thí nghiệm ngưỡng nhiệt độ trên
Cho cá giống vào trong bình hai vịi (khoảng 3 con) Đặt bình vào trong xơ có chứa nước.
Đo nhiệt độ ban đầu trong cốc, ghi nhận lại.
Sau đó tiến hành tăng nhiệt độ bằng cách: cho nước nóng từ từ vào trong xơ (khơng cho trực tiếp vào bình) sao cho nước trong cốc tăng lên 1 độ
Sau 5 phút lại tiến hành tăng như trước (5 phút tăng thêm 1 độ)
Trong khoảng thời gian 5 phút không để nhiệt độ giảm xuống (phải giữ nhiệt độ ở mức tăng)
Cứ tiến hành tăng như thế cho đến khi cá chết hoàn toàn, ghi nhận lại ngưỡng nhiệt độ trên của cá.
Trong quá trình tăng nhiệt độ phải quan sát những hoạt động của cá (về hơ hấp, bơi lội…)
b. Thí nghiệm ngưỡng nhiệt độ dưới
Cho cá giống vào trong bình hai vịi (khoảng 3 con) Đặt bình vào trong xơ có chứa nước.
30
Đo nhiệt độ ban đầu trong cốc, ghi nhận lại
Sau đó tiến hành giảm nhiệt độ bằng cách: cho nước đá từ từ vào trong xô (không cho trực tiếp vào bình) sao cho nước trong cốc giảm xuống 1 độ
Sau 5 phút lại tiến hành giảm như trước (5 phút giảm thêm 1 độ) Trong khoảng thời gian 5 phút phải giữ nhiệt độ ở mức đang giảm
Cứ tiến hành giảm như thế cho đến khi cá chết hoàn toàn, ghi nhận lại ngưỡng nhiệt độ dưới của cá.
Trong quá trình giảm nhiệt độ phải quan sát những hoạt động của cá (về hô hấp, bơi lội…)
Yêu cầu: tiến hành thí nghiệm chính xác, xác định được ngưỡng nhiệt độ
trên và dưới của cá giống.
5.3. Xác định giá trị LC50 của một loại hố chất lên cá tơm.
LC50 (Lethal Concentration): là nồng độ của một chất độc có thể làm chết 50% số động vật thí nghiệm, đơn vị tính là mg/L. LC50 thường được dùng để đánh giá độc tính của các chất độc dạng lỏng hoặc chất độc tan trong dung dịch nước.
Hóa chất sử dụng trong thí nghiệm này là NaNO2 để xác định giá trị LC50 sau 24 giờ của nitrite lên cá giống. Thí nghiệm được tiến hành qua hai giai đoạn: thí nghiệm thăm dị và thí nghiệm xác định LC50 24 h.
+ Thí nghiệm thăm dị: xác định nồng độ cao nhất gây chết cá không quá 10% sau 24 giờ và nồng độ thấp nhất gây chết cá khoảng 90% sau 1 giờ. Khoảng nồng độ gây độc được xác định trong khoảng 10 - 50 mg/L, đây là cơ sở cho thí nghiệm LC50.
+ Thí nghiệm tìm LC50: sau khi có kết quả về khoảng gây độc của nitrite, tiến hành thí nghiệm LC50. Thí nghiệm được tiến hành trong hệ thống nước tĩnh, không thay nước trong 24 giờ. Trong khoảng thời gian thí nghiệm cá khơng được cho ăn. Thí nghiệm được bố trí với các nồng độ: 0 (đối chứng), 10, 20, 30, 40, 50 mg/L. Quan sát số lượng cá chết ở mỗi nồng độ sau 24 giờ.
Phương pháp xác định lượng NaNO2 để tạo các nồng độ nitrite của thí nghiệm:
NaNO2 → Na+ + NO2-
69 46 x y
31 Bảng 3.1: Bảng tính nồng độ nitrite Nồng độ NO2- (y) 0 10 20 30 40 50 Lượng NaNO2 (mg/L – x) 0 60 90 120 150 180 Lượng NaNO2 (mg/30 L) Lượng NaNO2 (g/0 L)
Dựa vào kết quả cá chết, tính giá trị LC50 sau 24 giờ theo phương trình hồi qui: y = ax+b
với: y = arcsin (tỉ lệ chết)
x = log (nồng độ chất thí nghiệm).
Giá trị LC50 sau 24 giờ được tính bằng phương pháp probit (Finney, 1971) trên phần mềm SPSS.
Yêu cầu: tiến hành thí nghiệm chính xác, xác định giá trị LC50 24h của
nitrite lên cá giống.
Câu hỏi ôn tập kết thúc bài:
1. Trình bày một số khái niệm liên quan đến hô hấp cá và giáp xác? 2. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự hơ hấp của cá và giáp xác? 3. Nêu sự vận chuyển oxy trong cơ chế hô hấp của cá và giáp xác?
Đánh giá cuối bài: thông qua các kiến thức, kỹ năng, năng lực trong mục tiêu của bài.
32
CHƯƠNG 3
SINH LÝ TIÊU HÓA CÁ VÀ GIÁP XÁC MH12-03
Giới thiệu:
Tiêu hóa là q trình biến đổi những chất dinh dưỡng có cấu tạo phức tạp thành những vật chất dinh dưỡng có cấu tạo đơn giản mà cơ thể hấp thu được trong ống tiêu hóa. Bài 4 trình bày q trình tiêu hóa và hấp thu các chất dinh dưỡng của cá và giáp xác, mô tả đặc điểm và các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng của chúng.
Mục tiêu:
- Kiến thức: hiểu q trình tiêu hóa và hấp thu các chất dinh dưỡng của cá và giáp xác, mô tả được tăng trưởng và các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng của chúng.
- Kỹ năng: nhận dạng được hệ tiêu hóa của các nhóm cá tơm có tính ăn khác nhau.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: có năng lực tự làm việc độc lập và làm việc nhóm.
Để duy trì sự sống và hoạt động của cơ thể, ngoài oxy ra, mọi sinh vật đều cần có thức ăn. Thức ăn là nguồn cung cấp nguyên liệu giúp cho cơ thể sinh trưởng và phát triển, là nguồn vật liệu tái tạo bổ sung những bộ phận hao mịn, hư hỏng của cơ thể trong q trình sống. Hơn nữa, thức ăn còn cung cấp nguồn năng lượng cần cho cơ thể hoạt động. Cho nên trong quá trình sống động vật khơng ngừng lấy thức ăn từ mơi trường bên ngồi. Thức ăn có thể có nguồn gốc là động vật hay thực vật và rất khác nhau, nhưng tựu chung lại chúng có thể bao gồm các thành phần chủ yếu sau: protein, glucid, lipid, chất vô cơ (bao gồm nước và muối khống) và vitamin.
Chất vơ cơ và vitamin sau khi ăn vào trong ống tiêu hóa được cơ thể hấp thu một cách dễ dàng không cần phải biến đổi gì đặc biệt.
Các thành phần protid, glucid và lipid hiện diện trong thức ăn với kết cấu phức tạp, khác biệt tương đối nhiều so với của cơ thể động vật. Để hấp thu và sử dụng được các chất dinh dưỡng quan trọng này của thức ăn, cơ thể động vật phải biến chúng thành những chất có cấu tạo đơn giản. Đó là nhiệm vụ của cơ quan tiêu hóa.
33
Q trình tiêu hóa của cá cũng giống q trình tiêu hóa của động vật xương sống cao đẳng, nhưng do cá là động vật biến nhiệt, có mơi trường sống là nước nên sự tiêu hóa của cá có nhiều điểm khác với động vật xương sống cao đẳng.
Tiêu hóa của cá có sự khác nhau rất lớn theo mùa: mùa đông, việc bắt mồi của cá giảm xuống rõ rệt, thậm chí ngừng hẳn do đó cơ năng tiêu hóa của cá cũng thối hóa theo, sự tiết men tiêu hóa cũng giảm xuống, trọng lượng cá tương ứng tự nhiên cũng tăng lên rất ít. Ngược lại vào mùa hè, cá bắt được nhiều mồi cơ năng tiêu hóa mạnh lên, mùa hè chính là mùa sinh trưởng của cá.
1. Sự tiêu hóa và hấp thu của cá 1.1. Sự tiêu hóa 1.1. Sự tiêu hóa
a. Tiêu hóa trong miệng và thực quản
Miệng cá là cơ quan bắt mồi chủ yếu nhưng khơng có tác dụng cắn xé và nhai như ở động vật bậc cao. Răng cá cũng dùng để bắt và giữ mồi và khơng có tác dụng nhai, nghiền xé thức ăn. Riêng đối với một số loài trong họ cá chép, răng hầu có tác dụng làm dập nát thức ăn, nên ở sau miệng của loài này thức ăn được xử lí bước đầu. Ví dụ cá chép, cá trắm đen, có răng hầu hình cối, có thể nghiền nát vỏ cát loài động vật giáp xác và thân mềm cở nhỏ, răng hầu cá trắm cỏ có dạng lưỡi liềm có tác dụng xé vụn thức ăn.
Trong xoang miệng của cá nói chung khơng có tuyến tiêu hóa. Đối với cá, sống trong mơi trường nước nên tác dụng thấm ướt thức ăn của nước bọt trở nên không cần thiết. Như vậy, xoang miệng của cá khơng có tác dụng tiêu hóa.
Thực quản là phần nằm sau hầu, tuy nhiên sự phân chia giữa hầu, thực quản và dạ dày cũng không rõ ràng lắm. Từ lâu, nhiều người cho rằng thực quản khơng có tuyến thể tiết men tiêu hóa. Song, có người phát hiện trong thực quản của cá diếc có các men phân giải glucid như amylaza, saccaraza. Và điều này vẫn chưa được mọi người công nhận vì họ cho là thực quản khơng có tuyến tiêu hóa. Sự phát hiện có những men tiêu hóa trên là do trong quá trình lấy mẫu không cẩn thận nên enzyme này đi từ ruột hay dạ dày đi lên.
b. Sự tiêu hóa trong dạ dày
Phương thức vận động chủ yếu của dạ dày là nhu động, có tác dụng làm cho thức ăn lần lược tiếp xúc đều với dịch vị, đồng thời dồn thức ăn đã được tiêu hóa xuống ruột theo một tốc độ nhất định.
Trong dạ dày của cá có enzyme tiêu hóa protein đó là pepsin (nhưng ở dưới dạng tiền chất là pepsinogen). Trong dạ dày của cá có tính chất acid, là do có sự hiện diện của HCl. Tác dụng của HCl nhằm diệt khuẩn, giết chết những tế bào
34
sống của thức ăn, đồng thời kích thích việc hấp thu Fe. Nhưng quan trong nhất là làm biến đổi pepsinogen thành pepsin. Pepsin chỉ có ở những lồi cá có dạ dày thật sự. Hoạt động của pepsin yêu cầu có độ pH thấp 1.7 đến 3, nhiệt độ thích hợp là 30-500C. Nhiệt độ thích hợp nhất cho men pepsin ở mỗi lồi cá khơng giống nhau. Men pepsin biến đổi protein trong thức ăn thành dạng albumose và peptose, những thành phần này sẽ đưa tiếp tục xuống ruột rồi tiếp tục phân giải. Ngồi ra, dạ dày cịn men phân giải protein khác như: cathepsine, thuypeptidase, dipeptidase nhưng số lượng không nhiều.
Đối với việc phân giải glucid thì có amylase, glucosidase. Cịn men phân giải chất lipid như lipase hầu như khơng có trong dạ dày cá.
Cấu tạo tuyến dạ dày của cá khá đơn giản. Q trình tiết enzyme khơng chịu ảnh hưởng của yếu tố tâm lí, có nghĩa là chỉ khi nào thức ăn nhiều trong dạ dày cá mới tiết enzym tiêu hóa. Sau khi thức ăn từ dạ dày chuyển xuống ruột, dạ dày phát sinh chuyển động mãnh liệt và truyền đi khắp dạ dày, đồng thời xuất hiện co bóp mạnh, do đó gây nên cảm giác đói của cá gọi là sự vận động đói.
c. Sự tiêu hóa ở ruột
Ruột cá có hai phương thức vận động chính là nhu động và vận động chia đốt. Nhu động là sự co bóp của cơ vịng ở khúc trên và sự giãn nỡ của nó ở khúc dưới, có tác dụng dẩy thức ăn đi tới. Tác dụng của vận động chia đốt là nhào trộn thức ăn với dịch tiêu hóa. Kết quả vận động của ruột làm cho thức ăn hỗn hợp đều với dịch ruột giàu men tiêu hóa, đồng thời làm cho thức ăn đã được nghiền nát và hỗn hợp với dịch tiêu hóa tiếp xúc đều hơn với niêm ruột, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiêu hóa và hấp thụ các chất dinh dưỡng.
Ruột sau vận động rất mạnh theo kiểu nhu động, cùng một lúc dồn các chất chứa ở đầu ruột sau đến phần cuối sau đó cơ vịng ở hậu mơn mở ra, phân được thải ra ngoài.
Các enzyme phân giải ở ruột có nguồn từ dịch tụy, dịch ruột, dịch mật, bao gồm các enzyme sau:
α. Trypsin là một enzym do tuyến tụy tiết ra, có tác dụng phân giải protein
ưu thế trong hoạt động tiêu hóa của ruột. Trypsin hoạt động ở môi trường kiềm, pH 7–11. Hoạt động phân giải protein mạnh nhất ở các loài ăn thịt và thấp nhất ở các loài ăn thực vật. Trypsin được tiết vào dưới dạng chưa hoạt hóa là trypsinogen. Dạng tiền chất này sẽ được biến đổi thành trypsin nhờ tác dụng của enterokinase, một enzyme có trong dịch ruột. Hoạt động biến đổi trypsinogen thành trypsin được gia tốc với sự hiện diện của ion Ca2+. Chỉ có trong mơi trường kiềm enzyme của tuyến tụy mới có tác dụng. Do kết quả bài tiết kiềm của
35
dịch chất ở ruột làm cho phản ứng acid của dạ dày được thay thế bằng phản ứng kiềm trong ruột.
Trypsin ít có tác dụng trên protein nguyên trạng nhưng lại có tác dụng dễ dàng trên protein biến tính để thành acid amin mà cơ thể có thể hấp thu được.
Ở những lồi cá khơng có dạ dày, trypsin là enzyme phân giải protein duy nhất đã tìm thấy, chẳng những nó tồn tại ở tụy mà cịn tìm thấy nó ở trong các chất rút được từ ruột trước và ruột sau. Do đó có thể thấy được rằng trypsin có vai trị hết sức quan trọng trong q trình tiêu hóa của lồi cá này.
β. Lipase là enzyme của dịch tụy có tác dụng thủy phân lipid thành acid
béo tự do và glycerol. Có nhiều yếu tố kích thích hoạt lực của lipase bao gồm Ca2+, polypetidase, peptidase và quan trọng nhất là các muối mật với tác dụng làm chất tẩy, chúng làm tăng diện tích của các chất béo cơ chất.
Mật được tiết vào phần trước của ruột từ túi mật và kích thích sự tiêu hóa và hấp thu các mỡ thức ăn và các chất liên hệ đến mỡ chẳng hạn các vitamin tan trong chất béo (A, D, E và K). Mật không phải là một emzyme mà là hổn hợp các muối hữu cơ và vô cơ được sản xuất trong gan như các sản phẩm của q trình dị hóa hemoglobin và cholesterol. Nếu so sánh với mật của người thì mật cá cũng chứa các muối mật, bilirubin, cholesterol, các acid béo và lecithin.
γ. Enzyme phân giải glucid là amylase, maltase, sacharase sucrase, lactase.
Chúng được tiết ra từ tuyến tụy và tuyến ruột. Các enzyme này có hoạt lực ở cá ăn thực vật cao hơn so với cá ăn động vật do thức ăn của chúng có hàm lượng carbohydrate cao hơn.
Nhìn chung enzym phân giải glucid hoạt động trên tồn bộ đường tiêu hóa cá.
c. Đặc điểm về thành phần enzyme giữa các loài cá
Thành phần enzyme phân giải tinh bột amylase hiện diện nhiều trong ruột các loài cá ăn thực vật và ăn tạp hơn là các loài cá ăn động vật. Ngược lại, enzyme pepsin nhiều ở nhóm cá ăn động vật. Những lồi cá ăn thực vật và mùn bã hữu cơ thì trysin và chymotripsine hiện diện nhiều nhưng pepsin thì rất ít thậm chí khơng có. Chitinase hiện diện nhiều trong ruột cá ăn côn trùng giáp xác có vỏ chitin. Lipase và esterase hiện diện nhiều trong ruột cá phiêu sinh và copepoda. Ở một số loài cá nước ngọt khi tăng hàm lượng chất đạm trong thức ăn thì cá gia tăng tiết enzyme tiêu hóa đạm.
Rangsin et al. (2012) nghiên cứu hoạt động của enzyme tiêu hóa của ấu
trùng cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) từ khi mới nở đến 21 ngày tuổi bằng kỹ thuật sinh hóa. Men amylase và men protase ở môi trường acid xuất
36
hiện một ngày sau khi nở, nồng độ của hai men này có sự biến động rất lớn (tăng giảm) trong khoảng 11 - 15 ngày đầu, sau đó tăng liên tục cho đến 21 ngày sau nở. Protase hoạt động trong mơi trường kiềm thì xuất hiện 3 ngày sau nở, biến động rất lớn trong khoảng 7 ngày đầu, sau đó tăng liên tục cho đến 21 ngày sau nở. Men lipase được phát hiện ngay lúc mới nở, sự biến động trong khoảng 11 ngày đầu, sau đó tăng đều cho đến 21 ngày sau nở. Những kết quả này đã chứng minh sự hiện diện của men tiêu hóa như protease, amylase và lipase của cá tra rất sớm.
Cá tra ở giai đoạn giống có hoạt lực men α-amylase trong khoảng 0,70±0,01 mU/min/mg protein và men pepsin khoảng 0,14±0,002 mU/min/mg protein (Mi, 2013).
1.2. Sự hấp thu
Cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng của cá chưa được nghiên cứu nhiều. Ở động vật bậc cao có hai con đường hấp thu. Các sản phẩm phân giải cacbohydrat và protein đi ngang qua các tế bào thượng bì ở ruột vào máu. Các lipid nếu được hấp thủy phân thành glycerol và acid béo sẽ được hấp thu tương tự, nhưng nếu khơng được phân giải sẽ được nhữ tương hóa thành các giọt mỡ có kích thước nhỏ rồi đi vào các ống bạch huyết trong các vi nhung mao ruột sau đó vào tuần hồn máu.
Cá có hệ bạch huyết nhưng sự hiện diện của nó trong vách ruột thì rất ít hoặc khơng có. Tuy nhiên khi nghiên cứu trên cá hồi, sau khi được cho ăn các tế