Bài giảng Sinh lý động vật thủy sản - Trường Cao đẳng thủy sản

Nội dung text: Bài giảng Sinh lý động vật thủy sản - Trường Cao đẳng thủy sản

1. BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦY SẢN o0o BÀI GIẢNG Môn học: Sinh lý động vật thủy sản Ngành: Nuôi trồng thủy sản Trình độ: Cao đẳng Năm 2016 1
2. CHƯƠNG 1: SINH LÝ HỆ THẦN KINH I. Cấu tạo và chức năng của hệ thần kinh Cùng với hệ thống thể dịch, hệ thần kinh điều hòa mọi hoạt động của cơ thể sống, giúp các cơ quan, hệ cơ quan hoạt động trong sự thống nhất với nhau và thống nhất tương đối với môi trường sống. 1. Tế bào thần kinh (neuron) Đơn vị cấu trúc của hệ thần kinh là tế bào thần kinh hay neuron. Mỗi neuron bao gồm thân tế bào, sợi trục và sợi nhánh (đuôi gai). Tận cùng của sợi trục có xinap, truyền hưng phấn từ thân tế bào ra gọi là sợi vận động. Các sợi nhánh truyền hưng phấn vào thân tế bào gọi là sợi cảm giác. Các sợi trục kết thành bó làm thành dây thần kinh (mỗi sợi thần kinh đường kính bằng sợi chỉ khâu có khoảng 400-500 sợi trục). Sợi thần kinh có hai loại: sợi trần và sợi có vỏ miêlin Sợi nhánh Thân tế bào Vỏ miêlin Eo Ranvie Xinap th ần kinh Mô phỏng tế bào thần kinh 2. Đặc điểm sinh lý của sợi thần kinh - Sợi thần kinh có tính hoàn chỉnh và liên tục về sinh lý: nếu ép, buộc hay kẹp, hoặc dùng novocain tác dụng lên một điểm của sợi thần kinh thì khả năng dẫn truyền của toàn sợi không còn nữa. - Dẫn truyền hưng phấn tách biệt: trong một bó sợi thần kinh, mỗi sợi dẫn truyền xung động riêng của nó, không lan ngang sang các sợi bên cạnh (đảm bảo tính chính xác trong dẫn truyền) 2
3. - Dẫn truyền hưng phấn trên sợi thần kinh theo hai chiều, nhưng trong cơ thể hưng phấn chỉ dẫn truyền theo một chiều xác định do cấu tạo chức năng của xinap quy định. - Sợi thần kinh có tính hưng phấn cao. Sợi có vỏ mielin tính hưng phấn cao hơn sợi trần. Tính linh hoạt chức năng của sợi có vỏ mielin cao hơn sợi trần. 3. Cơ chế dẫn truyền hưng phấn qua sợi thần kinh a. Dẫn truyền hưng phấn qua sợi trần Trên sợi thần kinh không có vỏ mielin (sợi trần), hưng phấn được truyền đi theo phương thức lan truyền từ đầu sợi đến cuối sợi trên cơ sở phát sinh dòng điện hoạt động do chênh lệch điện thế giữa hai điểm hưng phấn và vùng còn yên tĩnh trên sợi thần kinh. YT HP YT + + + - - - + + + Thân noron - - - - + + + - - - Sợi trục - - - - + + + - - - + + + - - - + + + A B Ở trạng thái nghỉ, ngoài màng của sợi trục tích điện dương, trong màng tích điện âm. Khi điểm A ở đầu sợi trục hưng phấn, tại đó màng sợi trục thay đổi tính thấm, dẫn tới hiện tượng đảo cực: ngoài màng tích điện âm, trong màng tích điện dương tạo nên sự chênh lệch điện thế giữa điểm A hưng phấn và điểm B đang ở trạng thái nghỉ. Sự chênh lệch này làm phát sinh dòng điện hoạt động gọi là dòng điện cục bộ. Dòng điện này trong sợi trục chạy từ A đến B, qua màng ra ngoài vòng về A. Dòng điện này là tác nhân kích thích gây hưng phấn cho điểm B, sau đó điểm C theo chu kỳ nối tiếp cho đến cuối sợi. Nói cách khác, trạng thái hưng phấn của một điểm trên sợi thần kinh dẫn đến sự hưng phấn của điểm kế tiếp, cứ như thế, hưng phấn được lan truyền dọc theo sợi thần kinh. b. Dẫn truyền hưng phấn trên sợi có vỏ mielin Các sợi có vỏ mielin cách điện nên hưng phấn trên sợi có vỏ mielin phải "nhảy cóc” qua các eo Ranvie để truyền đi. Khi yên tĩnh mặt ngoài màng của tất cả các eo Ranvie tích điện dương, trong màng tích điện âm. Khi eo A hưng phấn, tại đó xảy ra hiện tượng đảo cực: trong màng tích điện dương, ngoài màng tích điện âm, do đó phát sinh dòng điện hoạt động chạy từ eo A hưng phấn sang eo B yên tĩnh ở phía trong sợi trục và qua eo B nó nhảy về eo A. Nhưng ở eo A hưng phấn vẫn còn tiếp tục, tạm thời trở nên trơ, không tiếp nhận kích thích nữa, vì vậy hưng phấn ở eo B truyền ngay sang eo C và sự nhảy bậc tiếp diễn trên sợi trục. YT HP YT + - + 3
4. Thân noron - + - Sợi trục - + - + - + Phương thức dẫn truyền nhảy bậc có tốc độ dẫn truyền nhanh hơn sự lan truyền dọc theo dây thần kinh, đồng thời tiết kiệm được năng lượng vì sự chuyển dịch của ion Na+, K+ chỉ xảy ra ở các eo ranvie gây ra sự đảo cực chứ không xảy ra trên toàn bộ sợi trục như sợi trần 4. Dẫn truyền hưng phấn qua xinap a. Cấu trúc của xinap Xinap thần kinh là phần nối giữa sợi trục của tế bào thần kinh trước với sợi nhánh hoặc thân của tế bào thần kinh sau (xinap noron- noron) hoặc nối sợi trục của tế bào thần kinh trước với cơ quan đáp ứng (các loại cơ, các tuyến) Túi chứa chất Màng trước môi giới hóa xinap Ty thể Noron- cơ Màng sau xinap Noron- Noron Túi chứa Axetylcholinesteraza Hai loại xinap thần kinh Cấu tạo xinap thần kinh Xinap gồm: Màng trước xinap (phình to tạo thành cúc xinap), khe xinap và màng sau xinap. Màng trước xinap chứa các chất môi giới hóa học như acetylcholine, adrenalin và một số ty thể. Màng sau xinap chứa nhiều enzyme acetylcholinesteraza, enzym này có tác dụng phân giải axetylcholin thành axetyl + cholin giúp cho thần kinh có thời gian nghỉ ngơi. b. Đặc điểm hưng phấn dẫn truyền qua xinap - Hưng phấn chỉ truyền theo một chiều từ màng trước đến màng sau xinap - Tốc độ dẫn truyền hưng phấn qua xinap bị chậm lại 4
5. - Sự mỏi xảy ra ở xinap trước tiên - Xinap dễ bị các chất hóa học tác động c. Cơ chế dẫn truyền hưng phấn qua xinap - Cơ chế vật lý – thuyết điện học Hưng phấn truyền qua xinap nhờ dòng điện hoạt động V0. Khi hưng phấn truyền đến phần cuối cùng của sợi trục thì tạo ra dòng điện có cường độ lớn để có khả năng vượt qua khe xinap đến kích thích màng sau xinap hưng phấn. Kết quả là hưng phấn được truyền đi tiếp. Thuyết này không giải thích được đặc điểm dẫn truyền 1 chiều, chậm lại và sự mỏi của xinap. - Cơ chế hóa học Hưng phấn được dẫn truyền nhờ các chất môi giới hóa học. Theo quy luật nhiệt hóa học, khi nhiệt độ tăng lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng 2-4 lần. Theo dõi sự dẫn truyền hưng phấn qua sợi thần kinh thấy khi nhiệt độ phản ứng tăng 10oC thì tốc độ dẫn truyền tăng tới 12-14 lần, do đó thấy có sự liên quan giữa dẫn truyền hưng phấn qua xinap với các chất hóa học tiết ra ở đó. Nói cách khác sự dẫn truyền hưng phấn qua xinap phải nhờ chất hóa học làm môi giới như acetylcholine và adrenalin có ở màng trước xinap. - Cơ chế điện - hóa Khi chưa có hưng phấn, chưa xuất hiện dòng điện sinh học, chất môi giới chưa được giải phóng. Khi có hưng phấn, bắt đầu xuất hiện dòng điện, dòng điện kích thích làm giải phóng chất môi giới. Chất môi giới khuếch tán qua khe xinap tác động đến màng sau xinap làm thay đổi tính thấm của màng, dẫn tới hiện tượng đảo cực, xuất hiện dòng điện hoạt động làm cho hưng phấn tiếp tục được truyền đi trên sợi thần kinh (hưng phấn xuất hiện ở dạng tín điện => tín hóa => tín điện). Thuyết này giải thích được: + Sự dẫn truyền một chiều của hưng phấn qua xinap: chất môi giới hóa học chỉ được tổng hợp ở màng trước xinap. + Tốc độ dẫn truyền hưng phấn qua xinap bị chậm lại: do có sự chuyển đổi tín điện – tín hóa – tín điện cần phải có thời gian, các chất hóa học khuếch tán chậm hơn so với tốc độ dòng điện. + Các chất môi giới là các chất hóa học nên dễ bị tác động bởi các chất hóa học khác. + Nhanh bị mỏi: quá trình chuyển đổi tín hiệu từ tín điện sang tín hóa và ngược lại làm tăng sự trao đổi chất ở xinap, tăng tổng hợp chất môi giới thần kinh gây ra sự mỏi ở xinap trước tiên. Thí nghiệm xác định khu mỏi trên tiêu bản cơ thần kinh Hai tiêu bản cơ thần kinh Tiêu bản 1: dùng dòng điện kích thích vào dây thần kinh tiêu bản 1, cơ 1 co. Kích thích liên tục đến khi cơ 1 không co nữa, chưa có kết luận gì. 5
6. Dùng dòng điện kích thích thẳng vào cơ 1, cơ 1 vẫn co, chứng tỏ cơ 1 chưa mỏi Tiêu bản 2: vắt dây thần kinh của tiêu bản 2 lên trên thần kinh tiêu bản 1. Dùng dòng điện kích thích vào tiêu bản 1 thấy cơ 1 không co nhưng cơ 2 co. chứng tỏ thần kinh cơ 1 chưa mỏi. Điểm mỏi xuất hiện đầu tiên ở xinap, mỏi do chất môi giới ở màng trước xinap không được tổng hợp kịp khi kích thích liên tục làm hưng phấn không truyền được qua khe xinap. 5. Cấu tạo thần kinh trung ương ở động vật thủy sản Ở động vật thủy sản, tùy từng nhóm phân loại mà có hệ thần kinh trung ương khác nhau. Ở động vật thân mềm với đặc trưng bởi hệ thần kinh dạng hạch phân tán. Động vật giáp xác đã có cấu trúc khối hạch não gồm não trước nằm ở trước miệng, não giữa và não sau ở sau miệng. Não trước điều khiển mắt, não giữa điều khiển đôi râu trong, não sau điều khiển đôi râu ngoài. Ở vùng não trước, não sau trên hạch ngực còn có các tế bào thần kinh tiết các kích tố điều hòa quá trình lột xác, sinh giao tử, phân tinh, đổi màu trong số này cần kể để cơ quan Y (tuyến lột xác và điều khiển sinh trưởng) và cơ quan X (tuyến kìm hãm sinh trưởng và lột xác). Trong não giáp xác lớn (tôm, cua) còn có trung tâm liệp hợp thần kinh phức tạp như thể cuống, thể trung râm, cầu não trước giáp xác cũng có hệ thần kinh giao cảm phát triển. Hệ thần kinh trung ương trong cá xương và cá sụn cơ bản giống nhau, là hệ thần kinh dạng ống, bao gồm não bộ và tủy sống. Não bộ gồm não trước, não trung gian, não giữa và hành não. Não trước gồm hai bán cầu não còn nhỏ, đáy cũng có thể vân dày nhưng nóc chỉ là biểu mô rất mỏng, chưa có các tế bào thần kinh trên nóc, phía trước hai thùy khứu giác còn chưa phân hóa rõ. Não trung gian có mặt bên, mấu não bên trên bị não trước và não giữa che phủ, mặt dưới có hai thùy lớn, có đôi dây thị giác bắt chéo, phễu não, mấu não dưới và túi mạch phát triển có vai trò quan trọng trong định hướng bơi. Não giữa gồm hai thùy thị giác lớn ứng với mắt rất phát triển. Mắt là cơ quan thụ cảm chính trong việc phát hiện, săn mồi và lẩn tránh kẻ thù. Tiểu não đã phát triển thành thùy phủ lên trên hố trám của hành não, ứng với vận động linh hoạt và phức tạp của cá. Riêng họ cá chép, tiểu não của cá lớn hơn cả não giữa, phát triển mạnh lên phía trước tạo thành nhiều van tiểu não đẩy lùi não giữa lệch sang hai bên, phía sau phủ kín thùy mặt của hành não. Ngoài chức năng điều khiển các phản xạ không điều kiện, Hành não còn là trung khu vị giác của cá. Ở họ cá chép, hành não phát triển ba thùy lớn, thùy mặt ở chính giữa và hai thùy mê tẩu lớn liên quan chặt chẽ với sự phát triển của dây thần kinh X- dây điều khiển hoạt động của nhiều nội quan quan trọng: hô hấp, tiêu hóa, tuần hoàn Từ não bộ của cá phát ra 10 đôi dây thần kinh gồm: 6
7. - Đôi I: Dây khứu giác, xuất phát từ thùy khứu giác của bán cầu đại não chạy tới hố khứu. - Đôi II: dây thị giác, xuất phát từ đáy não trung gian, bắt chéo nhau trước phễu não, chạy vào trong cầu mắt thành thần kinh võng mạc. - Dây III: Dây vận nhãn chung, xuất phát từ não giữa tới cầu mắt, điều khiển 4/6 cơ vận mắt: cơ thẳng trên, cơ thẳng dưới, cơ thẳng trong và cơ chéo dưới. - Đôi IV: Dây cảm xúc (dây ròng rọc) xuất phát từ ranh giới của não giữa và hành não, đi tới cầu mắt điều khiển cơ chéo trên. - Đôi V: Dây tam thoa, xuất phát từ hai bên phần trước của hành não, phân ba nhánh đi tới mắt, hàm trên và hàm dưới. - Đôi VI: Dây vận nhãn ngoài, Xuất phát từ mặt bụng, phần trước của hành não đi tới cầu mắt, điều khiển cơ thẳng ngoài. - Đôi VII: Dây thần kinh mặt, ở cá sụn rất phát triển, có gốc đính với gốc dây V, phân hai nhánh: nhánh mặt và nhánh đường bên. Nhánh đường bên liên quan đến cơ quan đường bên ở phần đầu cá, nhánh mặt phân tới cơ mặt, xoang miệng và cung móng. - Đôi VIII: Dây thính giác, xuất phát từ hành não tiếp dây VII, đi tới túi bầu dục, túi tròn của tai trong, điều khiển thăng bằng, thính giác. - Đôi IX: Dây lưỡi hầu, gốc từ phần sau của hành não, tiếp sau dây VIII, phân nhánh tới điều khiển lưỡi, hầu và cung mang I. - Đôi X: Dây phế vị, xuất phát từ phần sau của hành não, là dây lớn nhất, phân thành nhiều nhánh tới điều khiển các cơ quan hô hấp (các cung mang còn lại, trừ cung I) cơ quan tuần hoàn, cơ quan tiêu hóa (thực quản, ruột, dạ dày ) và cả đường bên. Tủy sống gồm ống tủy rất dài, thuôn nhỏ dần về phía cuối đuôi, dọc giữa lưng và bụng ống tủy đều có rãnh lõm, tiết diện tủy có hình hơi bầu dục, chất xám trong tủy đã tập trung khá rõ thành chữ H, có sừng lưng liên hệ với rễ lưng, sừng bụng liên hệ với rễ bụng. Các dây thần kinh tủy từ rễ lưng và rễ bụng không tách rời mà nằm chung trong một dây tủy, tạo thành một dây pha với chức năng cảm giác và vận động như ở động vật có xương sống bậc cao, ứng với chi trước và chi sau vận động mạnh, tủy có phần phình vai và phần phình hông, ở đó có nhiều dây thần kinh tập hợp thành đám rối vai và đám rối hông, chập thành những dây thần kinh lớn tới điều khiển các chi. Hệ thống thần kinh trung ương bao gồm não và tủy sống, là cơ quan điều khiển mọi hoạt động của cơ thể, đảm bảo mối quan hệ mật thiết giữa cơ thể với môi trường. II. Cấu tạo và chức năng thần kinh thực vật Thần kinh thực vật điều khiển hoạt động của các cơ quan nội tạng, bao gồm thần kinh giao cảm và phó giao cảm. Cơ quan nội tạng hoạt động có tính tự động, 7
8. không phụ thuộc vào ý muốn của chủ quan, cơ thể không chỉ huy được các cơ quan nội tạng của mình hoạt động theo ý muốn. Ngoài ra sự truyền xung động của nội tạng thường không phát sinh cảm giác rõ ràng trong ý thức của da hoặc các cơ quan cảm giác đặc biệt khác, vì thế nên người ta còn gọi thần kinh thực vật là thần kinh tự chủ. 1. Đặc điểm giải phẫu Dây thần kinh ly tâm của thần kinh thực vật xuất phát từ hệ thần kinh trung ương nhưng không trực tiếp đến cơ quan hiệu ứng mà trước đó đi qua một đốt thần kinh ngoại biên (hạch thần kinh), rồi từ neuron của đốt thần kinh đó phát sinh ra dây thần kinh đến chi phối các cơ quan hiệu ứng. Sợi phát ra từ thần kinh trung ương đến đốt thần kinh gọi là sợi trước đốt. Sợi từ đốt thần kinh đến cơ quan hiệu ứng gọi là sợi sau đốt. Thần kinh thực vật bao gồm hệ thần kinh giao cảm và thần kinh phó giao cảm. Giữa thần kinh giao cảm và phó giao cảm cũng khác nhau về mặt giải phẫu. Ở động vật có xương sống nói chung, sợi giao cảm bắt nguồn từ gốc bên của tủy sống ở phần ngực và phần lưng; sợi phó giao cảm bắt nguồn từ nhiều nơi: Đốt thần kinh phó giao cảm của não (ở cá chủ yếu là phần này), phần cuối tủy sống. Thần kinh giao cảm phân bố rộng rãi, hầu như tất cả các cơ quan nội tạng đều có, thần kinh phó giao cảm phân bố có tính cục bộ, có những cơ quan không chịu sự chi phối của thần kinh phó giao cảm. Ví dụ như mạch máu ở cơ và da, tuyến mồ hôi Ở thần kinh giao cảm thì sợi trước đốt ngắn, sợi sau đốt dài; thần kinh phó giao cảm thì sợi trước đốt dài, sợi sau đốt ngắn hơn. Chỉ tiêu Thần kinh giao Thần kinh phó giao so sánh cảm cảm Gốc bên của tủy Thần kinh phó giao cảm Trung khu sống đoạn ngực và lưng của não, phần cuối tủy sống Phân bố cục bộ, một số Rộng rãi, đến hầu cơ quan không chịu chi phối: Phân bố hết tất cả các cơ quan nội mạch máu ở cơ và da, tuyến mồ tạng hôi Sợi thần Sợi trước đốt ngắn, Sợi trước đốt dài, sợi sau kinh sợi sau đốt dài đốt ngắn hơn. 2. Đặc điểm sinh lý Khi kích thích sợi trước đốt của thần kinh giao cảm để gây nên phản ứng của các cơ quan hiệu ứng thì thời kỳ tiềm phục của nó tương đối dài. Sau khi ngừng kích thích, tác dụng vẫn tiếp tục kéo dài tương đối lâu, các cơ quan hiệu 8
9. ứng tham gia phản ứng tương đối nhiều. Thời kỳ tiềm phục dài, tác dụng lâu là do sợi sau đốt của thần kinh giao cảm tương đối dài, lại dẫn truyền chậm vì phải qua xinap thần kinh và phụ thuộc vào cơ chế dẫn truyền của cơ chất ở mút cuối thần kinh. Nhiều cơ quan tham gia phản ứng là vì một sợi trước đốt của thần kinh giao cảm liên hệ với nhiều neuron đốt thần kinh. Nếu kích thích sợi trước đốt của thần kinh phó giao cảm thì ngược lại, thời kỳ tiềm phục ngắn, phạm vi tác dụng hẹp và thời gian tác dụng không lâu. Hệ thần kinh thực vật của cá biểu hiện đặc trưng sinh lý giữa thần kinh giao cảm và thần kinh phó giao cảm rõ rệt. 3. Cơ chế dẫn truyền hóa học của thần kinh thực vật Xung động dẫn truyền đến mút cuối của thần kinh thực vật sẽ làm sản sinh một chất hóa học, chất này tác dụng vào tế bào cơ quan hiệu ứng, nhờ đó mà thực hiện chức năng điều tiết của thần kinh. Quá trình đó gọi là dẫn truyền hóa học. Khi sợi trước đốt của thần kinh giao cảm và phó giao cảm hưng phấn đều tiết ra acetylcholin. Nhưng khi thần kinh giao cảm hưng phấn, xung động truyền đến mút cuối của sợi sau đốt thì sản sinh ra Noradrenalin và rất ít Adrenalin các hormon của tuyến thượng thận kích thích cơ trơn của mạch máu gây co bóp và tăng hoạt động của cơ tim. Tuy nhiên, không phải tất cả các sợi sau đốt của thần kinh giao cảm đều tiết ra Noradrenalin và Adrenalin. Ví dụ thần kinh giao cảm chi phối tuyến mồ hôi hoặc sợi giao cảm giãn mạch đều tiết ra Acetylcholin. Chất hóa học được sản sinh ra ở mút cuối thần kinh không bao lâu sẽ bị phá hủy và mất tác dụng. Acetylcholin sau khi được sản sinh ra sẽ bị acetylcholinesteraza trong tổ chức và máu phân giải thành cholin và axit acetic. Adrenalin và Noradrenalin (nếu có) bị các enzym oxy hóa liên quan phá hủy, quá trình phá hủy này của noradrenalin chậm hơn so với acetylcholin do đó chúng có thể thông qua tuần hoàn máu đến gây tác dụng đối với các tổ chức khác, phạm vi tác dụng của chúng rộng hơn so với axetylcholin. 4. Tác dụng sinh lý của hệ thần kinh thực vật a. Điều hoà hoạt động của các cơ quan nội tạng - Các cơ quan nội tạng đều chịu sự chi phối của thần kinh giao cảm và phó giao cảm. - Thần kinh giao cảm chủ yếu là “huy động” năng lượng trong cơ thể tăng cường sự hoạt động của cơ thể. - Thần kinh phó giao cảm chủ yếu là “điều chỉnh, tàng trữ và giảm bớt” năng lương bị tiêu hao, có lợi cho sự duy trì hoạt động lâu dài của cơ thể. b. Tác dụng dinh dưỡng - Thần kinh thực vật có tác dụng điều hoà trao đổi chất của tổ chức cơ thể. Theo Pavlop thần kinh giao cảm chi phối tim, tăng cường hoạt động co bóp của tim. 9
10. - Hệ giao cảm phân bố từ đốt cổ số 8 đến đốt thắt lưng 2, 3. Từ bên sừng chất xám tuỷ sống đến các cơ quan được thần kinh giao cảm chi phối có 2 neuron. Neuron trước hạch và neuron sau hạch. - Hệ phó giao cảm: phân bố ở ba nơi não giữa, hành tuỷ và các đốt cùng của tuỷ sống. - Thần kinh phó giao cảm làm giãn tim, thần kinh giao cảm lại làm co các cơ quan nội quan. Vì vậy, chúng hỗ trợ nhau giúp các cơ quan nội tạng hoạt động co giãn một cách nhịp nhàng và bình ổn. - Ở cá, chỉ có tim và dạ dày có sự phối hợp của thần kinh giao cảm và phó giao cảm, hệ thống bài tiết không có. Vì thế, nếu không có hệ thần kinh thực vật, cá không thể sống được. III. Tủy sống - Tuỷ sống của cá cũng như động vật có xương sống khác gồm nhiều đốt sống cấu tạo thành. Là nơi thực hiện hoạt động phản xạ (nhất là phản xạ không điều kiện). Mỗi đốt tuỷ sống đều có dây thần kinh ly tâm và hướng tâm qua góc tuỷ sống. Dây thần kinh vận động thông qua góc phía bụng (rễ bụng). Dây cảm giác thông qua góc phía lưng (rễ lưng) của tuỷ sống. - Chức năng chủ yếu của tuỷ sống là thực hiện hoạt động phản xạ và dẫn truyền hưng phấn. Trong tuỷ sống có rất nhiều trung khu thần kinh có liên quan đến hoạt động của cơ và da. (điều hoà trương lực cơ thể, cơ quan phát điện, hầu hết cơ vân, liên quan tới bộ máy tiền đình (tai trong) và tiểu não – não sau) - Tuỷ sống dẫn truyền các xung động cảm giác từ bên ngoài lên các trung khu cao cấp của thần kinh trung ương và truyền các xung động thần kinh. IV. Não bộ Não bộ gồm: hành não, não sau, não giữa, não trung gian và não trước Não giữa Nhân phía lưng Tiểu não Hypothalamus Nãotrước Hành khứu giác Nhân khứu giác Hành tủy Bao mạch Buồng não III Tuyến Buồng não IV Nhân trước Yên Thalamus Nhân phía bụng Thalamus 10
11. Não bộ cá chép bổ dọc 1. Cơ năng của não cùng (hành não, hành tủy) Các dây thần kinh phát ra từ não cùng phân bố đến và chi phối hoạt động của các cơ quan quan trọng nhất của cơ thể như hô hấp, tim, dạ dày, ruột, mê lộ tai trong, cơ quan cảm giác. Hành não nối liền với tủy sống, là nơi xuất phát của 6 đôi dây thần kinh từ V – X. Trong não bộ có các trung khu hoạt động sống như sau: Trung khu hô hấp: nếu phá huỷ một bên não cá chép (các loài cá xương khác) hoạt động hô hấp của mang tương ứng do nó chi phối sẽ ngừng lại. Trung khu điều tiết tế bào sắc tố - trung khu hoá sáng nằm ở phần trước của hành não. Dùng dòng điện cảm ứng kích thích hành não thì toàn bộ tế bào sắc tố đen, hồng, vàng đều co lại. Nếu kích thích ở dưới trung khu hóa sáng một chút thì các tế bào sắc tố lại nở ra, làm cho thân các có màu sẫm. Trung khu thăng bằng: Hành não có tác dụng điều khiển sự thăng bằng của cơ thể cá, nếu phá một bên não cùng thì cá chỉ bơi lội xoay về bên não bị phá. Do bên não cùng bị phá thì cơ ở phần thân bên đó bị giãn ra, trong khi đó cơ phía bên kia vẫn co. Nếu phá cả 2 bên cá sẽ ngửa bụng hoặc bơi vòng tròn. Não cùng còn là nơi điều khiển hoạt động co bóp tim, hoạt động co giãn của mạch máu. 2. Chức năng của não sau (tiểu não) Não sau của cá phát triển to hay nhỏ cũng tuỳ thuộc vào khả năng vận động của cá. Những loài cá vận động kém (cá miệng tròn) não sau rất nhỏ. Loài cá hoạt động nhiều (cá Nhám, cá Trích, cá Tuyết) não sau rất phát triển. Não sau điều khiển hoạt động của các đốt cơ ở thân và vây, có tác dụng duy trì sự thăng bằng và tư thế của cá; điều tiết năng lực hoạt động của cơ và sự vận động nhịp nhàng của cơ thể. Những cá bơi lội nhanh, hoạt động nhiều thì não sau có ktích thước lớn và ngược lại. 3. Chức năng của não giữa Là trung tâm cơ quan thị giác, có dây thần kinh phân bố tới võng mạc mắt giúp mắt phân biệt được vật thể. Não giữa của cá gồm phần đáy tương đối lớn và phần nắp. Phần nắp có một não nhỏ chia não giữa thành 2 thuỳ gọi là thuỳ thị giác. Bề mặt thuỳ thị giác bị tổn thương, sẽ làm cho vận động của cá bị rối loạn, không giữ được tư thế bơi lội bình thường. Nếu chỉ một thuỳ thị giác bị tổn thương thì phần cơ thể phía bên kia sẽ vận động lắc lư, phản xạ đồng tử bị giảm sút. 11
12. 4. Chức năng của não trung gian Ở cá não trung gian rất nhỏ, bị não trước che lấp, tập trung dây thần kinh đến cơ quan thụ cảm, có trung tâm gây kích thích màu da. Não trung gian có ảnh hưởng rõ rệt đối với tế bào sắc tố, có trung khu thần kinh làm cá có màu sẫm. Ở động vật bậc cao, não trung gian là trung khu cao cấp sau vỏ đại não. Nếu phá não trung gian, da sẽ có màu thẫm hơn. 5. Chức năng của não trước Não trước nối liền với cơ quan khứu giác của cá. Có trung tâm khứu giác. Nếu phá não trước, cá sẽ không có phản ứng khứu giác, không có phản ứng tích cực với các kích thích bên ngoài, sẽ không tìm được thức ăn. Phân biệt thần kinh thực vật với thần kinh động vật Chỉ tiêu so sánh Hệ TK động vât Hệ TK thực vật Kích thước sợi thần Sợi rất to Mảnh kinh Tốc độ dẫn truyền Nhanh Chậm xung thần kinh Trung khu thần Xuất phát từ các Xuất phát từ đốt kinh phần khác nhau của thần tuỷ sống kinh trung ương Đường đi của sợi Không qua hạch Qua hạch thần thần kinh kinh (ở 2 bên đốt sống) V. Phản xạ có điều kiện Phản xạ là phản ứng của cơ thể với những kích thích của môi trường bên ngoài và môi trường bên trong cơ thể để thích ứng với môi trường sống. Phản xạ có điều kiện là hoạt động đặc trưng, riêng có của hệ thần kinh cấp cao- vỏ não 1. Đại cương về vỏ não Động vật tiến hoá càng cao thì vỏ não càng phát triển, có nhiều nếp gấp nhăn nên diện tích càng lớn. Ở vỏ não có nhiều neuron thần kinh khác nhau. Cá chưa có vỏ đại não, não sau của nó là cơ quan thích ứng phản xạ cao cấp của cá. Động vật trên cạn: bán cầu não trước phát triển thành trở thành trung khu hoạt động phản xạ chủ yếu Lưỡng cư: Não sau không còn tác dụng là cơ quan phản xạ chủ yếu, bán cầu đại não chưa phát triển đầy đủ nên phản xạ có điều kiện kém hơn nhiều so với cá. 2. Phản xạ không điều kiện (PXKDK) và phản xạ có điều kiện (PXCDK) 12
13. Phản xạ không điều kiện là phản xạ cơ bản nhất ở động vật bậc cao và người. Loại phản xạ này có đường phản xạ cố định, không cần điều kiện rèn luyện và học tập, được hình thành trong quá trình tiến hoá và di truyền lại cho thế hệ sau. Phản xạ có điều kiện là phản xạ được xây dựng trong quá trình sống thông qua điều kiện “học tập, rèn luyện”. Khi điều kiện sống thay đổi thì các phản xạ có điều kiện cũng có thể có sự thay đổi tương ứng. So sánh PXKDK và PXCDK Đặc PXKDK PXCDK điểm so sánh Trun Nằm trong những phần Vỏ não g khu cấp thấp của hệ TKTU như: tủy sống, hành não, não giữa Tính Bẩm sinh, sinh ra đã Phản xạ có tính chất cá chất có, là phản xạ đặc trưng của thể loài. Phản xạ mang tính chất Phản xạ không bền vững, bền vững, tồn tại trong suốt khi KTKDK không được duy trì đời sống của cá thể. củng cố thì PXCKD dần mất đi Tác Xác định đối với mỗi Không xác định, ví dụ nhân của phản xạ: thức ăn => niêm PXCĐK tiết nước bọt ở chó có phản xạ mạc miệng => tiết nước bọt. thể thành lập bằng dùng tiếng chuông, ánh sáng hay bất kỳ kích thích nào khác. Cung Có sẵn và tồn tại suốt Hình thành trong quá phản xạ đời cá thể trình sống trên cơ sở đường liên hệ tạm thời trong vỏ não. Cung phản xạ không cố định vĩnh viễn mà có thể thay đổi theo điều kiện sống 3. Cơ chế hình thành PXCDK a. Cơ chế kinh điển của Paplop PXCĐK được thành lập trên cơ sở đường liên lạc tạm thời giữa hai điểm hưng phấn trong vỏ não do một kích thích có điều kiện và một kích thích không điều kiện dựa trên các cơ sở sau: 1. Khi có hai điểm cùng hưng phấn cùng xuất hiện trên vỏ não, thì chúng có xu hướng liên lạc với nhau vì quá trình hưng phấn tại mỗi điểm đều lan tỏa ra rồi gặp nhau tạo thành đường liên lạc tạm thời giữa hai điểm. 13
14. 2. Điểm hưng phấn mạnh hơn sẽ là điểm ưu thế. Sau khi sóng hưng phấn của hai điểm gặp nhau thì điểm ưu thế có khả năng thu hút sóng hưng phấn của điểm yếu hơn về phía mình – lặp lại nhiều lần sẽ tạo thành đường liên lạc tạm thời giữa hai điểm hưng phấn. 3. Đường liên lạc tạm thời hình thành ở vỏ não là cơ sở thành lập PXCĐK b. Bản chất phân tử của liên lạc tạm thời Liên hệ tạm thời thực ra không chỉ là đường nối giữa hai vùng hưng phấn của vỏ não mà là mối liên hệ nội bào và được tồn tại ngay trong một tế bào thần kinh. Khi có hưng phấn, xung thần kinh của nơron hướng tâm đến màng trước xinap kích thích giải phóng các chất môi giới hóa học (axetylcholin hoặc adrenalin). Màng sau của xinap thuộc sợi nhánh của nơron sau có những điểm tiếp nhận chất môi giới đó. Những chất tiếp nhận có bản chất là protein. Trong PXKĐK thì chất môi giới và chất tiếp nhận là sẵn có hay mối liên hệ là có sẵn. Trong PXCĐK do sự kết hợp giữa kích thích có điều kiện và kích thích không điều kiện nhiều lần đã dẫn đến sự tổng hợp chất môi giới và chất tiếp nhận mới. Chất tiếp nhận là protein, muốn tổng hợp được protein phải thông qua hoạt động của gen và ARN thông tin (mARN). mARN sẽ duy trì mối liên hệ “protein tiếp nhận- chất môi giới” là cơ sở phân tử của sự thành lập PXCĐK và cũng là cơ chế nhớ. 4. Điều kiện để thành lập PXCĐK Để thành lập được PXCĐK phải đảm bảo các điều kiện sau đây: - Kết hợp kích thích CDK và kích thích KDK nhiều lần và thường xuyên (củng cố PXCĐK) - KTCDK xảy ra trước KTKDK thì PXCĐK thành lập dễ dàng, nhanh và chắc chắn. Nếu hai kích thích đồng thời thì vẫn thành lập được PXCĐK nhưng chậm hơn, khó khăn hơn và không chắc chắn. Nếu KTKDK trước KTCDK thì không thành lập được PXCĐK. - Mức hưng phấn do kích thích KDK gây ra phải mạnh hơn mức hưng phấn do kích thích CDK gây ra. Muốn thành lập PXCĐK tiết nước bọt thì chó phải ở trạng thái đói, thức ăn ngon, hấp dẫn gây được hưng phấn mạnh ở trung khu ăn trong vỏ não, còn tiếng chuông reo ở mức vừa phải, gây hưng phấn yếu hơn cho vỏ não. - Vỏ não phải toàn vẹn, hệ thần kinh con vật ở trạng thái bình thường - Tiến hành thí nghiệm trong môi trường yên tĩnh. 5. Ý nghĩa sinh học của phản xạ có điều kiện 14
15. Trong quá trình xây dựng phản xạ có điều kiện, nhất thiết phải có tác nhân kích thích có điều kiện xuất hiện trước tác nhân kích thích không điều kiện. Kích thích có điều kiện là tín hiệu của kích thích không điều kiện, nó thay thế kích thích không điều kiện gây nên phản ứng có tính phản xạ độc đáo của cơ thể. Nhờ có phản xạ có điều kiện mà động vật tồn tại phát triển thích ứng với sự thay đổi không ngừng của điều kiện môi trường. Dựa vào phản xạ có điều kiện, động vật có thể bảo đảm chính xác hơn sự thăng bằng giữa cơ thể với môi trường, thích ứng tốt với điều kiện ngoại cảnh. Ví dụ: khi cho cá ăn, động tác cho ăn thường xuyên gây tiếng động tạo nên tín hiệu bắt mồi của cá. Phản xạ có điều kiện ở cá: - Cá khó bảo vệ những phản xạ có điều kiện do người huấn luyện tạo nên. - Rất khó tạo cho cá phản xạ có điều kiện về dấu vết, nếu có cũng không duy trì được lâu dài. - Cá có phản xạ với thời gian, màu sắc, hình dạng nhưng phải lặp đi, lặp lại nhiều lần. 15
16. CHƯƠNG 2: SINH LÝ CẢM GIẢC Cảm giác là ấn tượng chủ quan của cơ thể khi cơ thể nhận kích thông qua hoạt động của cơ quan phân tích mà sản sinh ra. Các cơ quan tiếp nhận các kích thích đó gọi là cơ quan cảm giác (thị giác, thính giác, khứu giác, vị giác, xúc giác). Sau khi các cơ quan cảm giác tiếp nhận kích thích, kích thích được chuyển hóa thành các xung động thần kinh và được truyền vào thần kinh trung ương, thông qua phân tích và tổng hợp những xung động thần kinh đó có thể hình thành nên cảm giác. Mỗi cơ quan cảm giác chỉ có một loại kích thích thích hợp, ví dụ âm thanh là kích thích thích hợp đối với cơ quan thính giác, ánh sáng là kích thích thích hợp đối với cơ quan thị giác Muốn gây được cảm giác phải có kích thích thích với cơ quan nhận cảm, cường độ và thời gian kích thích phải đủ và phù hợp với từng cơ quan. Cường độ kích thích nhỏ nhất có thể gây nên cảm giác gọi là ngưỡng cường độ tuyệt đối có cảm giác. Nếu tác nhân kích thích tác dụng với thời gian tương đối dài thì tính cảm thụ của cơ quan cảm thụ với kích thích đó sẽ giảm dần. Quá trình đó gọi là sự thích ứng của cơ quan cảm thụ. I. Cảm giác thị giác 1. Cấu tạo mắt cá và động vật nói chung Thủy Cơ co tinh thể Củng mạc Võng mạc Dây chằng Mống mắt Mạch mạc Mắt là cơ quan thị giác của động vật. Mắt cá thường có hình bầu dục. Thành bên trong của mắt do 3 lớp màng: củng mạc, mạch mạc và võng mạc cấu tạo nên. Ở cá sụn và cá sụn vẩy xương (cá tầm) thì củng mạc là chất sụn, còn ở cá 16
17. xương là chất xơ. Phần củng mạc ở phía trước hình thành giác mạc trong suốt. Giác mạc của cá tương đối dẹp, mắt cá lại nằm ở hai bên của đầu nên khi vận động trong nước có thể tránh được những tổn thương do ma sát gây nên. Bên trong củng mạc là mạch mạc, có nhiều mạch máu và sắc tố. Mạch mạc kéo về phía trước tạo thành mống mạc, giữa là đồng tử. Ở một số loài cá đồng tử không co được vì không có cơ. Lớp trong cùng là võng mạc, là bộ phận chủ yếu nhận cảm ánh sáng và tạo nên cảm giác thị giác. Võng mạc do nhiều lớp tế bào thần kinh tạo thành, trong đó có nhiều tế bào cảm quang hình chóp và hình trụ. Bên trong mắt có thủy tinh thể còn gọi là con ngươi, do những đám tế bào trong suốt, không màu tạo thành, không có thần kinh và mạch máu, thường là hình cầu. Giữa các mạc và thủy tinh thể là một khoảng không chứa một chất dịch trong suốt và có năng lực phản quang. Khoảng không giữa thủy tinh thể và võng mạc chứa đầy thủy dịch, là một chất thể keo có độ quánh rất lớn, có tác dụng cố định vị trí của võng mạc. 2. Chức năng của võng mạc Đặc điểm cấu tạo của võng mạc: võng mạc mắt cá gồm 4 lớp do những đám tế bào phức tạp tạo thành Lớp tế bào thượng bì sắc tố nối tiếp với mạch lạc có tác dụng tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng. Lớp tế bào hình trụ và hình chóp. Lớp tế bào thần kinh có các sợi liên lạc với nhau Lớp tế bào thần kinh có các sợi trục hợp lại với nhau tạo thành thần kinh thị giác nối với não. Tế bào hình trụ và tế bào hình chóp có vai trò quan trọng trong qua trình tiếp nhận ánh sáng. Khi ánh sáng chiếu vào mắt, tế bào hình chóp ở khu vực sáng, gần lớp ngoài, phía trước, tế bào hình trụ cách xa ánh sáng, bị các tế bào sắc tố bao bọc. Như vậy ánh sáng vào đến võng mạc sẽ tác động đến tế bào hình chóp. Ngược lại, khi vào chỗ tối, không có ánh sáng chiếu vào mắt, tế bào sắc tố quay lại xung quanh nhân; trong khi đó, các tế bào hình trụ di động bên cạnh màng ở phía trước. Lúc này tế bào hình chóp tuy không bị bao bọc nhưng nó không bị tác dụng bởi chỉ ánh sáng có cường độ mạnh mới có thể kích thích làm tế bào hình chóp hưng phấn 3. Tác động quang hoá của võng mạc Quá trình cảm quang của võng mạc chủ yếu là một quá trình hoá học. Khi ánh sáng kích thích vào bộ phận cảm giác của võng mạc sẽ làm cho những chất không chịu ánh sáng gần đầu hoặc bên trong tế bào hình trụ và hình chóp bị phân giải hóa học, do đó gây nên hưng phấn thần kinh, tạo nên cảm giác của mắt – thị giác. 17
18. Trong tế bào hình trụ của võng mạc ở động vật có vú và người có chất Rhodopsin. Ở cá là chất Porphyropsin gọi là chất màu thị giác. Chất này hấp thụ rất mạnh đối với các bộ phận quang phổ xanh và lục. Rhodopsin, Porphyrospin khi có ánh sáng chiếu vào, duới tác dụng quang hóa sẽ phân giải thành Opsin và Retinal (Vitamin A). Khi trong bóng tối, chúng lại được tổng hợp lại thành Rhodopsin và Porphyropsin Cảm giác màu sắc: màu sắc là do kích thích của những ánh sáng có bước sóng khác nhau trong quang phổ gây nên. Tất cả các loại màu sắc đều có thể xếp vào hai loại là có màu và không màu. Loại không có màu tức là chỉ có màu sáng và tối ví dụ màu đen, trắng và xám. Sự khác nhau giữa các màu sắc này là ở lượng ánh sáng phản xạ của chúng, tức là độ sáng khác nhau 4. Thị giác của cá Mắt cá có thuỷ tinh thể tương đối lớn, hình cầu nên cá không những có khả năng nhìn thẳng mà còn tiếp thu được ánh sáng chéo. Mắt cá cận thị chỉ nhìn được vật thể tương đối gần, do thuỷ tinh thể của cá không có khả năng đàn hồi, đồng thời để thích nghi với điều kiện sống dưới nước- môi trường mà ánh sáng khó xuyên qua. Mắt cá nhìn được vật thể xa 10 - 12 m, do có khả năng điều tiết khoảng cách giữa võng mạc và thuỷ tinh thể. Cá có thể nhìn thấy vật thể trên mặt nước. Những vật ở trên mặt nước do sự khúc xạ của ánh sáng nên cũng có thể lọt vào mắt cá. Vùng nhìn của mỗi một mắt cá gọi là vùng nhìn đơn, phạm vi nhìn thấy cả hai mắt gọi là vùng nhìn kép. Những vật thể trong vùng nhìn kép cá nhìn thấy rất rõ. Vùng nhìn kép rộng hay hẹp là do hình dạng của đầu cá, vị trí của mắt cá, tính hoạt động của mắt cá trong khoang mắt. Cá có khả năng phân biệt được màu sắc Sự thích nghi đặc biệt của mắt cá: trong phạm vi độ sâu 500 m trở lại cá nào sống càng sâu thì mắt cá càng phát triển để thích ứng với điều kiện ánh sáng yếu dần. Độ sâu lớn hơn 500m mắt bị thoái hoá dần hoặc tiêu biến nếu cá không di chuyển lên tầng trên. Cá sống ở độ sâu 300m thì võng mạc chỉ có tế bào hình trụ, cá không có cảm giác đối với màu sắc. II. Hệ thống đường bên, thính giác và thăng bằng của cá 1. Cơ quan cảm giác đường bên Đường bên là một loại cơ quan cảm giác đặc biệt chỉ có ở cá và động vật thủy sinh nói chung, do cơ quan cảm giác của da phát triển đến mức cao mà thành. Cấu tạo: Cơ quan cảm thụ nguyên thuỷ cuả đường bên là những chồi cảm giác phân tán, đầu lộ ra ngoài cơ thể. Có thể quan sát được rất rõ ràng các chồi cảm giác này ở cá mới nở. 18
19. Trong quá trình phát triển cá thể, các chồi cảm giác dần dần chìm xuống rãnh, hoặc bị phủ kín thông với nhau bằng một hệ thống ống dài có các lỗ thông ra ngoài. Trong ống này chứa đầy dịch lympho, chồi cảm giác nằm trong dịch đó. Khi nước chảy đập vào thân cá gây chấn động dịch lympho trong ống đường bên làm lay động đỉnh chồi cảm giác các lông cảm giác biến kích thích của dòng nước chảy thành xung động rồi thông qua sợi thần kinh cảm giác hướng tâm dẫn đến trung khu thần kinh. Chức năng của đường bên Liên quan đến sự xác định vị trí và dòng nước chảy. Trong điều kiện ở nước nếu chỉ dựa vào thị giác để xác định vị trí thì không thể chính xác được. Đường bên phối hợp với thị giác giúp cá xác định được chính xác các vật thể ở xa. Điều này có ý nghĩa sinh học rất lớn. Ví dụ một con mồi (cá chết) gần một con cá Esox bị mù và đói, cá này sẽ phát hiện và đớp mồi ngay. Nếu di động mồi cũng gây phản ứng bắt mồi của cá Esox mù đó. Rõ ràng đường bên là cơ quan cảm giác quan trọng của cá. Đối với cá dữ, thì đường bên có tác dụng xác định vị trí của vật mồi, đối với cá hiền có tác dụng tránh kẻ thù. Đường bên còn cảm giác được chấn động của gió thổi trên mặt nước, đá rơi xuống nước, hoặc nước từ trên bờ chảy xuống Cá sống ở sông dựa vào đường bên với tác dụng của dòng chảy để xác định phương hướng bơi lội. Cá biển sống ở khu vực có thuỷ triều cũng dựa vào đường bên để xác định phương hướng. Sự phát triển của đường bên liên quan mật thiết đến tập tính sống và môi trường sống cuả cá. Thường những loài cá sống nơi nước chảy và hiếu động thì đường bên phát triển Cá chép và cá diếc có thể phân biệt được phương hướng chấn động trong nước nhờ tác động hỗ trợ của đường bên. 2. Tai trong Cấu tạo tai trong của cá 19
20. Cá chỉ có tai trong nghĩa là chỉ có bộ phận màng mê lộ. Chức năng: tai trong của cá chủ yếu là cơ quan thăng bằng, tác dụng thính giác không lớn lắm. Tai trong của cá có cùng nguồn gốc với đường bên của nó, không có cấu tạo hốc tai như động vật bậc cao. Ba ống bán khuyên của tai trong nằm thẳng góc với nhau trong một mặt phẳng không gian, bên trong chứa đày dịch limpho và đều thông với túi bầu dục. Mút cuối thần kinh cảm giác phân bố ở khu vực Ampula của ống bán khuyên Khi thân cá vận động xoay thì dịch limpho trong ống bán khuyên lưu động, đập vào chồi cảm giác, kích thích mút cuối thần kinh gây ra xung động thần kinh rồi dẫn đến điều tiết thăng bằng của cá. Khi cá vận động thẳng đứng với tốc độ nhanh, ống bán khuyên cũng có tác dụng đối với sự điều tiết thăng bằng của cơ thể. Phần dưới của tai trong: túi tròn và túi hình chai có tác dụng chủ yếu là thính giác. Khi sóng âm thanh truyền đến, gây chấn động đá tai (nhĩ thạch), do đó kích thích tế bào cảm giác ở Ampula gây xung động thần kinh, rồi truyền vào trung khu thính giác của hệ thần kinh trung ương. Ở bộ các chép, tai trong được nối với bong bóng bởi cơ quan Weber. Thực nghiệm chứng minh rằng các loài cá trong bộ các chép có thể nghe được các chấn động với tần số 7.000-10.000 lần/giây III. Sinh lý vị giác của cá Có thể phân biệt được vị ngọt, chua, đắng, cay. Tuy nhiên vị giác của cá phân biệt vị ngọt tốt nhất (tốt hơn của người) IV. Sinh lý khứu giác của cá Có 2 lỗ mũi, mỗi lỗ mũi có 2 ngăn: 1 ngăn nước đi vào, 1 ngăn nước đi ra. Trong lỗ mũi có cơ mỏng tạo đường gấp nếp để tăng diện tích tiếp xúc. Có lông mũi luôn chuyển động. Chức năng: để tìm đàn, bắt mồi, xác định mùi. Cá bắt mồi trong tối nên khứu giác phát triển. 20
21. CHƯƠNG 3: SINH LÝ MÁU VÀ TUẦN HOÀN A. SINH LÝ MÁU I. Khái niệm Trong cơ thể động vật có một lượng nước rất lớn, tạo nên chất dịch của cơ thể thường gọi là thể dịch. Ở động vật bậc cao, thể dịch chiếm tới 70% khối lượng cơ thể, Ở cá: 80% Phần lớn thể dịch tồn tại trong tế bào, là bộ phận không thể thiếu được của tế bào gọi là thể dịch trong tế bào. Thể dịch trong tế bào chiếm khoảng 45 -50 % khối lượng cơ thể. Phần còn lại tồn tại ngoài tế bào gồm: máu lưu thông trong hệ thống huyết mạch; dịch gian bào tồn tại giữa các tế bào; dịch bạch huyết (dịch lympho) và dịch não tuỷ. Các tế bào của cơ thể được ngâm trong dịch ngoài tế bào, mọi hoạt động sống của chúng đều thông qua dịch này mà được thực hiện. Nước và các chất dinh dưỡng trươc hết vào máu rồi qua dịch gian bào đến các tế bào của mô. Các sản phẩm trao đổi chất từ tế bào đi ra dịch gian bào qua huyết tương rồi thải ra ngoài. Máu là một tổ chức lỏng được vận chuyển trong hệ thống huyết quản (mạch máu). Máu không ngừng vận chuyển oxy và các chất dinh dưỡng đến các tế bào. Những biến đổi của máu đều phản ánh trạng thái sinh lý và hoạt động của tế bào cho nên tính ổn định tương đối của thành phần máu là dấu hiệu về sức khoẻ của động vật Máu là nguồn gốc của dịch gian bào, dịch bạch huyết. Máu có ảnh hưởng đến sự sống của từng tế bào, từng cơ thể. Trong thành phần máu có bao gồm các chất được tiết ra của các tuyến nội tiết trong cơ thể. II. Chức năng sinh lý của máu - Vận chuyển Vận chuyển oxy và các chất dinh dưỡng cần thiết cho các tế bào, các mô trong cơ thể và đưa các sản phẩm thải các quá trình trao đổi chất ở tế bào, mô ra ngoài. - Điều hoà Điều hoà thân nhiệt, rất quan trong đối với động vật đẳng nhiệt. Về mùa hè, mạch ngoại vi giãn để tăng cường thải nhiệt ra môi trường. Về mùa đông, mạch ngoại vi co lại, giảm thải nhiệt. - Máu truyền dẫn các hormon góp phần điều tiết chức năng thần kinh - thể dịch đối với cơ thể. Cân bằng nội môi: pH, Áp suất thẩm thấu - Bảo vệ: Do các bạch cầu, kháng thể tác dụng ngăn cản, tiêu diệt vi khuẩn, vật lạ . Trong máu còn có các kháng thể chống lại độc tính do vi sinh vật gây ra. * Hai chức năng sau chỉ có ở cá 21
22. - Tiêu hoá: bạch cầu không hạt tiết ra ra men tiêu hoá đổ thẳng vào ruột giúp tiêu hoá. - Sinh sản: tạo ra enzim phá vỡ màng pholicun để trứng rơi xuống xoang và chín để đưa ra ngoài. III. Lượng máu trong cơ thể Trong điều kiện bình thường, ½ lượng máu tuần hoàn trong tim và mạch quản, ½ tích lại ở các kho chứa máu. Ở người, gan chứa 20 % số máu, lá lách 16 %, da 10%. Lượng máu ở các loài động vật là không giống nhau: ngựa: 9,8 %, chim: 7,7%, thỏ: 5,45 %, lợn: 4,6%, cá khoảng 2-3 % so với trọng lượng cơ thể. Lượng máu ở cá ít hơn, do năng lượng tiêu hao cho quá trình trao đổi chất của cá tương đối ít hơn. Giữa các loài cá, lượng máu chênh lệch là khá lớn: Cá Hồi: 1,63% khối lượng cơ thể, cá Chép: 2%. Lượng máu nhiều hay ít phụ thuộc vào phương thức sinh sống và trạng thái sinh lý của cá. Cá vận động nhiều có lượng máu cao hơn, cá vận động ít có lượng máu thấp hơn. Máu dự trữ bổ sung cho máu lưu thông trong mạch khi cơ thể mất máu, lao động kéo dài, bị sốt, trạng thái ngạt thở, xúc cảm mạnh. Khối lượng máu giảm đột ngột gây huyết áp giảm mạnh, dẫn đến cơ thể chết. IV. Thành phần hóa học của máu Tùy từng nhóm phân loại mà các động vật thủy sản có thành phần máu khác nhau. Máu có thể không có sắc tố (máu trắng) ở đa số động vật thân mềm; máu có sắc tố màu xanh do các hợp chất đồng hoặc hemocyanin ở một số động vật thân mềm; có sắc tố màu đỏ Hemoglobin (Hb) ở một số động vật chân khớp và cá. Máu của cá cũng như động vật có xương sống bậc cao nói chung có màu đỏ đục lờ, gồm hai phần: huyết tương và các tế bào máu (huyết cầu). Huyết cầu gồm: hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu Huyết tương là một chất dịch màu vàng nhạt chứa rất nhiều chất hoà tan: Protein (albumin, globulin, fibrinogen), axit amin, lipit, glucoza. Các chất hoà tan vô cơ Cl-, K+, Na+, Ca+, Fe2+. Các sản phẩm của trao đổi chất như ure, creatin. Nếu loại bỏ fibrinogen của huyêt tương sẽ thu được huyết thanh. Nước chiếm tới 80% thành phần máu, còn lại vật chất khô 20 %. Hàm lượng nước trong huyết tương lớn trong huyết cầu. Tong huyết tương nước chiếm 90- 92%, còn trong huyết cầu chiếm 65- 68%. Protein là thành phần chủ yếu trong chất khô của huyết tương. Ví dụ ở người Protein là 7,8%, cá Chép 2,76 - 3,17%, cá Diếc 2,66%. Protein giúp giữ ổn định áp lực thể keo trong máu, giữ nước, không gây bệnh phù thũng. Protein huyết tương được tổng hợp chủ yếu từ gan. 22
23. Albumin chiếm 60% lượng Protein.Tỉ lệ Albumin/ globulin (A/ G) tương đối ổn định, cá chép A/G= 0,64, cá Diếc 0,51, cá Vược 0,77. Khi có một tác nhân lạ xâm nhập vào cơ thể (virus, vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng ) thì hàm lượng Globulin tăng, chủ yếu là tăng γ-globulin. Huyết tương có chứa các nitơ phi Protein: axit amin, amôniac, axit uric (ở động vật bậc cao). Ở cá còn có ure, TMO (trimethyamin oxyd) chúng đều là sản phẩm quá trình trao đổi protein. Máu cá xương có nhiều amôniac, axit uric. Máu cá sụn chủ yếu là ure, TMO hai chất này có tác dụng điều chỉnh áp suất thẩm thấu của máu cá sụn luôn cao. Hàm lượng Glucoza trong máu phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của cá và điều kiện môi trường. Trong điều kiện bình thường ở cá Chép glucoza 39,6 mg%, mùa hè cao hơn mùa đông dao động từ 35 – 50mg% Hàm lượng cholesteron dao động phụ thuộc trạng thái sinh lý, khi tuyến sinh dục đực phát triển thì cholesteron trong máu giảm. Tuyến sinh dục thoái hoá hàm lượng cholesteron trong máu tăng. Lượng muối vô cơ trong máu tương đối ổn định: 0,9 % gồm các ion Cl-, + + 2- 3- - K+, Na , Ca , C03 , P04 . Lượng Cl trong máu cá nhám cao nhất, cá xương nước biển lớn hơn cá xương nước ngọt V. Đặc tính lý hoá học của máu a. Tỷ trọng và độ quánh Động vật có vú tỉ trọng máu trong khoảng 1,053. Cá là 1,035, số lượng hồng cầu càng lớn tỉ trọng càng lớn. Tỉ trọng của hồng cầu khoảng 1,090 phụ thuộc hàm lượng Hemoglobin có trong hồng cầu. Độ quánh của máu biểu thị lực ma sát giữa các phân tử khi máu lưu động, nó ảnh hưởng đến huyết áp và sự lưu thông của máu trong huyết quản. Độ quánh của máu do thể keo tạo nên, tuy nhiên lượng hồng cầu, protein trong huyết tương tăng lên đều làm tăng độ quánh của máu. Độ quánh của máu động vật có vú khoảng 3- 6, máu cá 1,49 – 1,83 xấp xỉ độ quánh máu người (1,75) b. Độ pH và các hệ đệm Các loại động vật nói chung chỉ có thể sống được bình thường trong điều kiện pH bình thường. pH của máu ảnh hưởng đến hoạt tính của enzym và các đặc tính lý hoá khác của máu. Động vật có vú pH bình thường 7,35 - 7,6, cá 7,25 - 7,6. Máu động mạch có độ pH lớn hơn ở tĩnh mạch. pH của máu tương đối ổn định, ví dụ cá Chép kính 2 tuổi nuôi ở nước có pH: 4 -> 5-> 6, nhiệt độ: 16 -190C trong 40 ngày pH máu chỉ dao động 7,59 -7,62. pH của máu ổn định nhờ hệ đệm sẵn có trong máu. Hệ đệm gồm có một axit yếu và muối kim loại kiềm mạnh của axit đó. Khi lượng axit trong máu tăng lên thì muối kiềm tác dụng với axit đó, biến nó thành axit yếu, nhờ đó nồng độ H+ 23
24. giảm. Ngược lại kiềm trong máu tăng lên axit yếu của hệ đệm tác dụng với kiềm đó tạo nên kiềm yếu vì vậy mà pH của máu luôn được giữ ổn định. Một số hệ đệm trong máu: + + - Hệ đệm Bicarbonat: H2CO3/BHCO3 (B = Na , K ) là hệ đệm quan trọng trong máu, số lượng trong máu tương đối nhiều. Nếu trong máu, lượng kiềm nhiều thì BOH + H2CO3 BHCO3+ H2O Nếu trong máu có nhiều axit thì: + + H + BHCO3 B + H2CO3 H2CO3 là một axit yếu, dễ dàng phân ly thành H2O và CO2 và được thải ra ngoài qua hô hấp. - Hệ đệm phosphat: BH2PO4/B2HPO4. Cơ chế đệm tương tự như hệ đệm bicacbonat: Nếu trong máu, lượng kiềm nhiều thì BOH + BH2PO4 B2HPO4+ H2O Nếu trong máu có nhiều axit thì: + + H + B2HPO4 B + BH2PO4 - Hệ đệm protein: chiếm 75% khả năng đệm của máu trong cơ thể đối với acid cacbonic, là sản phẩm chủ yếu hình thành trong quá trình trao đổi chất. Protein chính tham gia vào hệ đệm này là Hb, thường kết hợp với K+, Na+ Độ pH còn được điều chỉnh nhờ cơ quan hô hấp và thận - Tác dụng của hô hấp: khi C02 trong máu tăng lên làm cho pH máu giảm, kích thích trung khu hô hấp của hệ thần kinh hoạt động làm tăng khả năng thải C02 kết quả làm giảm H2C03 trong máu, độ pH tăng. Khi pH quá cao sẽ ức chế trung khu hô hấp của thần kinh lượng C02 thải ra ngoài giảm, tăng hàm lượng H2C03 kết quả pH giảm. - Thận có tác dụng thải đi gốc axit và giữ lại gốc kiềm, khôi phục lại kho kiềm trong máu, góp phần ổn định pH máu. Ở cá khả năng lặn sâu dưới nước do dự trữ kiềm cao c. Áp suất thẩm thấu: Áp suất thẩm thấu của máu do các chất hữu cơ và chất điện giải trong máu tạo nên, song chủ yếu phụ thuộc vào nồng độ muối NaCl. Áp suất thẩm thấu trong thể keo trong huyết tương lớn hơn dịch gian bào nên có tác dụng điều chỉnh lượng nước trong dịch gian bào thấm ra ngoài mao mạch. Áp suất thẩm thấu của máu ổn định sẽ đảm bảo cho quá tình trao đổi nước của tế bào và các thành phần hữu hình của máu, duy trì hình dạng của tế bào máu. Áp suất thẩm thấu huyết tương của động vật có vú bằng dung dịch NaCl 0,9% nước muối. Cá bằng 0,65. VI. Các tế bào máu a. Hồng cầu 24
25. - Hình thái và số lượng Hồng cầu của động vật có vú có hình tròn dẹt, không nhân lõm hai mặt làm cho bề mặt hồng cầu tăng lên khoảng 20 %. Hồng cầu có tuổi thọ khoảng 130 ngày, sau khi chết, chúng được phân hủy ở gan, lách . Số lượng hồng cầu ở các loài khác nhau là khác nhau và có tính ổn định tương đối. Hồng cầu của cá trưởng thành nói chung giống như của chim, bò sát, lưỡng thê có hình bầu dục hai bên lồi và có nhân. Hồng cầu bình Hồng cầu trong co thường thể thiếu máu Số lượng 1- 2 triệu/mm3; cá nước ngọt 0,7 – 3,5 triệu hồng cầu/mm3; cá nước mặn 0,09 – 4 triệu hồng cầu/mm3. Số lượng và kích thước hồng cầu tỉ lệ nghịch với nhau. Số lượng hồng cầu cá đực nhiều hơn cá cái. Tuổi cá càng cao thì số lượng hồng cầu càng lớn. Ví dụ cá Esox lucius con cái 1,83 triệu/mm3; con đực 1,99 tr/mm3. Cá Chép 2 tuổi: con cái: 1,91 tr/mm3, con đực: 2,33 tr/mm3. Mùa hè, lượng hồng cầu cao hơn mùa đông. Cá để đói lâu ngày số lượng hồng cầu sẽ tăng, môi trường thiếu oxy hồng cầu tăng. - Cấu tạo hồng cầu Trong thành phần cấu tạo hồng cầu nước chiếm 60%, còn lại chất khô 40%. Trong đó Hb chiếm 90%, ngoài ra còn có Protein, Lipit (phần lớn kết hợp với protein tạo thành lipoprotein), các muối vô cơ (chủ yếu là KCl). Trong hồng cầu còn có các enzym tiêu hóa gluxit, catalaza, cacboanhydraza và một số enzym khác. Hemoglobin (Hb) được cấu tạo bởi một phân tử Globin (96%) kết hợp với 4 phân tử HEM (chiếm 4%). Hb dễ dàng kết hợp với oxy để tạo thành oxyhemoglobin. Đồng thời cũng dễ dàng tách ra để tạo thành Hb tự do. - Hb có khả năng kết hợp CO2 tạo thành HbCO2 vận chuyển CO2 từ tế bào mô trong cơ thể ra ngoài môi trường. Hb + O2 HbO2 25
26. ++ +++ Khi PO2 quá cao hoặc khi Hb kết hợp với axit thì Fe → Fe , Hb chuyển thành dạng Met- hemoglobin máu có màu vàng nâu hoặc nâu. Hb + CO2 HbCO2 Trong máu, Hb có ái lực với CO2 và CO mạnh hơn rất nhiều so với O2, HbCO là hợp chất khá bền, làm cho chức năng vận chuyển O2 không thực hiện được gây động vật ngạt thở chết.Trong không khí chỉ cần có 0,3 % CO đủ gây cho động vật đẳng nhiệt chết ngạt vì trúng độc CO. - Khả năng vận chuyển O2 của Hb: trong điều kiện bình thường người cần 250 - 300 ml, chạy chậm cần 1300 – 1500ml O2/ phút. Khi máu tĩnh mạch chảy qua cơ quan hô hấp (mang hoặc phổi) thì PO2 môi trường (nước trong xoang mang, không khí trong phôi nang) cao hơn PO2 trong máu nên O2 khuếch tán vào máu qua mạng lưới mao mạch của cơ quan hô hấp, khi đó Hb + O2 → HbO2 máu trở thành máu động mạch có màu đỏ tươi. Khi máu động mạch giàu O2 đưa đến tế bào mô ở đó PO2 trong tế bào mô nhỏ hơn PO2 của máu động mạch do đó O2 của HbO2 sẽ tách khỏi Hb vào tế bào. Khả năng kết hợp O2 của Hb ở các loại cá là không giống nhau, do vậy mức độ nhạy cảm của cá đối với nồng độ O2 khác nhau. Ví dụ: các loài cá sống ở nơi nước sạch, Hb thích nghi với điều kiện O2 phong phú. Cá sống ở nước bẩn cường độ trao đổi chất thấp thích nghi với điều kiện nghèo oxy nên Hb có khả năng kết hợp O2 mạnh mẽ hơn. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng kết hợp oxy của Hb: nồng độ CO2 độ pH của máu, nhiệt độ. Tổ chức cơ thể Chiều phản ứng Điều kiện thuận lợi Cơ quan hô hấp Hb + O2 → HbO2 PO2↑, pH↑ 0 PCO2↓, T ↓ Tế bào mô HbO2 → Hb + O2 PO2↓, pH↓ 0 PCO2↑, T ↑ b. Bạch cầu - Hình dạng và số lượng 26
27. Các loại tế bào bạch cầu Bạch cầu là tế bào máu có nhân, kích thước khác nhau theo từng loại bạch cầu, kích thước bạch cầu lớn hơn hồng cầu. Bạch cầu được chia thành bạch cầu có hạt (trong nguyên sinh chất có các hạt bắt màu với thuốc nhuộm) và bạch cầu không hạt. Bạch cầu có hạt: nhân chia thành nhiều đốt, nguyên sinh chất có hạt bắt màu (bạch cầu đa nhân). Có ba loại bạch cầu ưa axit, bạch cầu ưa kiềm và bạch cầu trung tính. Bạch cầu không hạt: nhân không chia thành đốt, nguyên sinh chất không có hạt bắt màu có hai loại monocyte, lymphocyte. Số lượng bạch cầu khác ở mỗi loài: lợn: 14.000, chó: 9.400, cá:10.000 - 50.000. Số lượng phụ thuộc trạng thái bệnh lý, sức khoẻ động vật. Động vật bị chứng viêm thì bạch cầu trung tính tăng, bị bệnh ký sinh trùng bạch cầu ưa axit tăng rõ rệt. Ở cá, số lượng bạch cầu còn phụ thuộc tuổi tác, tình trạng dinh dưỡng, nhiệt độ nước, độ thành thục sinh dục. - Chức năng của bạch cầu + Chức năng bảo vệ Bạch cầu có chức năng chủ yếu là bảo vệ cơ thể, chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn vào máu. Thực bào đối với các ngoại lai các tế bào chết, chủ yếu do đại thực bào thực hiện. Quá trình thực bào trải qua 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1- gắn kháng nguyên: vi khuẩn, vật lạ được gắn vào các điểm tiếp nhận của bạch cầu Giai đoạn 2 - nuốt: bạch cầu phát chân giả bao bọc kháng nguyên, vi khuẩn, các vật lạ. - Giai đoạn 3: tạo hốc – nguyên sinh chất lõm vào, tạo hốc và lizosom tiết enzym vào hốc, phân giải thành phần kháng nguyên, vi khuẩn - Giai đoạn 4: tiêu diệt vật lạ nhờ pH hoặc chất oxy hoá hoặc enzym phân giải. 27
28. Bạch cầu đa nhân trung tính và đại thực bào có khả năng thực bào, hình thành các giả túc bao vây lấy vật lạ, tiết ra men để tiêu hoá được gọi là tiểu thực bào. Lympho B khi các tác nhân lạ tác động sẽ được hoạt hóa trở thành tương bào, tương bào có khả năng sản sinh kháng thể đặc hiệu chống lại tác nhân lạ đó. Khả năng hình thành kháng thể được ứng dụng trong việc phòng chống bệnh truyền nhiễm do virus, vi khuẩn gây ra. + Tác dụng tiêu hóa Khi cá chép ăn no, tại các mạch quản ở ruột tập trung nhiều bạch cầu, nhất là lâm ba cầu. Trong bạch cầu có các loại enzym phân giải protein, lipit và gluxit. Khi ăn no, bạch cầu tập trung nhiều ở thành ruột và phân tiết các enzym tiêu hoá, góp phần phân giải các chất dinh dưỡng của thức ăn. c. Tiểu cầu và cơ chế đông máu Tiểu cầu (thromboxyt) là những hạt nhỏ, không nhân, kích thích không 3 3 đồng đều nhau, số lượng khoảng 50– 60 vạn/mm . Trong một mm máu cá Chép 2 tuổi có 2 triệu hồng cầu, 40 – 90 nghìn bạch cầu, 5.000 lymphocyte và thromboxyt. Cơ chế đông máu: quá trình đông máu có sự tham gia của 13 yếu tố khác nhau, chia thành các giai đoạn: 5. Khi bị thương máu chày ra ngoài, tiểu cầu vỡ ra giải phóng các enzym làm cho Prothrombokinaza → Thrombokinaza. Thrombokinaza 2. Prothrombin Thrombin hoạt động → vỡ tiểu cầu, thúc đẩy globulin gia tốc huyết thanh không hoạt động trở lại bình thường. 3. Fibrinogen Thrombin Fibrin 4. Fibrin gắn các huyết cầu rời rạc hình thành khối và máu bắt đầu đông. 5. Tiểu cầu tiết ra chất retractozym làm cho cục máu co lại và tiết ra huyết thanh. Ứng dụng: có thể dùng một số biện pháp để gây hoặc chống đông máu có ý nghĩa thực tiễn rất lớn trong nghiên cứu sinh lý học và y học - Các chất gây đông máu: + Ion Ca++ có tác dụng chuyển Prothrombin→ Thrombin, Prothrombokinaza → Thrombokinaza, Fibrinogen → Fibrin. + Vitamin K + Độ nhám của thành bình chứa. - Các chất chống đông máu: 28
29. + Lớp nội mô trong thành mạch luôn trơn nhẵn, tiểu cầu không bị phá huỷ không bám vào thành từng đám, do đó không có Thromboplastin nội sinh trong máu. + Antithrombin: do gan xuất ra có tác dụng chống lại thrombin làm cho máu không đông lại được + Heparin: là sản phẩm của gan, phổi có tác dụng chống Prothrombin và thrombin rất mạnh + Đỉa có khả năng tiết ra Hirudin có tác dụng trung hoà thrombin khá mạnh – chống đông máu. + Các muối trung tính khác: MgSO4, Na2SO4, NaCl giữ cho các hạt tiểu cầu không tập trung lại được +Các muối oxalat, citrat khử Ca++, làm kết tủa Ca++ kết quả máu không đông được. d. Cơ quan tạo máu Động vật có xương sống bậc cao: tuỷ xương là nơi sản sinh ra hồng cầu và bạch cầu có hạt. Các tế bào lympho do các hạch lympho sản sinh ra. Ngoài ra ruột thừa, gan, lá lách, hạch cũng là nơi sản sinh ra các lymphocyte. Ở cá: cá không có tủy xương và hạch lympho, khi còn non máu được hình thành ở van xoắn ốc của ruột khi trưởng thành thì do tổ chức mở trên đường trung tuyến ở dọc tuỷ sống đảm nhận. Lá lách, thận cũng là nơi sinh ra máu Lách cá là kho chứa máu, nơi dự trữ hồng cầu, khi cần thiết lá lách có thể co bóp để đưa các hồng cầu dự trữ vào máu. B. SINH LÝ TUẦN HOÀN Máu không ngừng lưu thông khắp cơ thể đảm bảo cho quá trình trao đổi chất của cơ thể. Nhờ máu được tuần hoàn trong cơ thể mà các chất dinh dưỡng, oxy, các chất nội tiết được đưa đến các tế bào mô cơ quan; đồng thời thải ra các sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất ra ngoài môi trường. I. Cấu tạo và chức năng của tim 1. Cấu tạo Tim của cá xương gồm ba bộ phận: Xoang tĩnh mạch, tâm nhĩ và tâm thất. Phần trước tâm thất có bầu động mạch là phần gốc của động mạch chủ phình to ra (không phải là bộ phận của tim). Giữa các phần của tim cũng có màng van và có tác dụng như tim của động vật bậc cao. Khối lượng tim: tuỳ thuộc vào loài: cá chép vảy khối lượng tim bằng 0,11% trọng lượng cơ thể, cá Diếc: 0,15%, cá Hồi: 0,13%, cá Thu: 0,31%, cá Chuồn: 2,5% 29
30. Máu chảy từ tim đến mang Bầu động mạch Tâm thất Tâm nhĩ Xoang tĩnh mạch Vị trí tim cá Cấu tạo tim cá 2. Đặc tính sinh lý của cơ tim a. Tính hưng phấn Hưng phấn là sự trả lời của cơ thể đối với những kích thích. Cơ tim có khả năng hưng phấn khi tác động bằng các kích thích như nhiệt độ, hoá chất, cơ học. Tính hưng phấn của cơ tim diễn ra theo quy luật “tất cả hoặc không gì hết”. Khi kích thích có cường độ dưới ngưỡng cơ tim hoàn toàn không co bóp, khi kích thích có cường độ ngưỡng tim đáp ứng bằng sự co tối đa và khi cường độ kích thích trên ngưỡng cũng không làm cơ tim co mạnh hơn. Giữa các sợi cơ tim có cầu nối do vậy hưng phấn lan truyền trên tất cả các sợi cơ, làm cho cơ tim co cùng một lúc. b. Tính trơ của cơ tim - Pha trơ tuyệt đối: Nếu kích điện vào thời kỳ tâm thất co thì cơ tim hoàn toàn không đáp ứng. Nhờ có tính trơ tuyệt đối mà cơ tim không bao giờ co cứng như cơ vân Nguyên nhân do hưng phấn truyền từ hạch tự động làm cho tim co bóp, khi tim đang co bóp lại phải nhận một kích thích ngoại lai, do đó kích thích ngoại lai trở thành kích thích ác tính cơ tim không đáp ứng - Pha trơ tương đối: Nếu kích thích điện thời kỳ tâm thất dãn, thì tim sẽ đáp ứng bằng một co bóp phụ mạnh hơn bình thường gọi là co bóp ngoại lệ hay ngoại tâm thu. Sau đó sẽ có thời gian nghỉ bù. Nguyên nhân nghỉ bù là do hưng phấn từ hạch tự động đến gặp thời kỳ không đáp ứng của co bóp ngoại lệ nên mất đi 1 nhịp và bắt vào nhịp sau. c. Tính tự động của tim Khi lấy tim ra khỏi cơ thể, tim vẫn đập trong một thời gian nhất định là nhờ trong tim có hệ thống thần kinh tự động nằm trong cơ tim. Hệ thống thần kinh tự động của tim bao gồm: - Hạch xoang nhĩ: tính hưng phấn cao, là phần chính điều khiển hoạt động tự động của tim. - Hạch nhĩ thất: ở vách liên nhĩ, tự động phụ. 30
31. - Hệ truyền dẫn: gồm bó Hiss (hai nhánh) và tận cùng sợi Purkinje - Ở ếch: hạch Dogel - Tim cá có 2-3 trung khu tự động (khởi điểm nhịp tim) Loại A: có 3 khởi điểm nhịp tim: một phân bố ở xoang tĩnh mạch và ống Cuvier, một ở tâm nhĩ và 1 ở giữa tâm nhĩ và tâm thất. VD cá chình, cá dưa. Loại B: có 2 khởi điểm nhịp tim, một phân bố ở xoang tĩnh mạch, còn một ở giữa tâm nhĩ và tâm thất. VD: cá sụn. Loại C: có 2 khởi điểm nhịp tim, một ở tâm nhĩ và một ở tâm thất, các cá xương (trừ cá chình) thuộc loại này. 3. Chức năng của tim Tim hoạt động bình thường đảm bảo lượng máu lưu thông bình thường trong hệ mạch, ổn định các chức năng của cơ thể. Chu kỳ đập: Tim co dãn đảm bảo cho máu tuần hoàn không ngừng. Mỗi lần tim co dãn gọi là chu kỳ tim đập. Mỗi chu kỳ gồm 5 kỳ, ở động vật cao mất 0.8 giây. Chu kì tim (chu chuyển tim) Tâm nhĩ giãn, áp suất trong tâm nhĩ giảm, máu từ xoang tĩnh mạch đẩy về tâm nhĩ. Khi tâm nhĩ co, máu từ tâm nhĩ dồn về tâm thất. Khi máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất, áp lực máu trong tâm thất tăng nên van nhĩ thất và van lưỡi liềm bị đóng lại. Khi tâm thất co, áp lực tâm thất càng tăng, khiến van lưỡi liềm mở làm áp suất trong tâm thất giảm, máu tràn vào động mạch để đưa máu đi nuôi cơ thể. Sau đó, máu được đưa từ các cơ quan, tế bào về xoang tĩnh mạch. Mỗi chu kỳ tim ứng với một nhịp đập. Tần số tim tùy theo loài và chịu ảnh hưởng của trạng thái cơ thể, môi trường sống . (đặc biệt là lượng oxy trong môi trường). 4. Điều hòa hoạt động của tim Điều hòa hoạt động của tim nhờ hệ thống thần kinh (bao gồm cả thần kinh tự động) và hệ dịch. - Cơ chế thần kinh điều hòa hoạt động của tim Tự điều hòa: khi bị cắt đứt mối liên hệ thần kinh, sự co bóp tống màu của tim vẫn duy trì phù hợp với trạng thái căng giãn của tim. Máu càng về nhiều, tim càng co bóp mạnh tống đi và tần số co bóp tăng lên. Các xung động thần kinh từ thần kinh trung ương đến tim thông qua các sợi giao cảm và phó giao cảm. Sợi giao cảm làm tăng hoạt động của tim, sợi phó giao cảm giảm hoạt động của tim. - Điều hòa theo cơ chế thể dịch Các chất làm tăng hoạt động của tim như: adrenalin, noradrenalin do tủy thượng thận tiết ra; glucagon do tuyến tụy nội tiết tiết ra; thyroxin do tuyến giáp tiết ra Các chất làm giảm hoạt động của tim: Acetylcholin, K+. 31
32. II. Hệ mạch và sự tuần hoàn máu 1. Hệ mạch Hệ mạch gồm động mạch, tĩnh mạch và mao mạch Thành động mạch tương đối dày gồm các sợi liên kết có tính đàn hồi và các cơ trơn. Thành tĩnh mạch tương đối mỏng, sợi liên kết có tính đàn hồi và cơ trơn đều ít hơn thành động mạch nên khả năng đàn hồi co bóp của nó rất kém hơn. Thường các tĩnh mạch có đường kính lớn hơn các động mạch cùng tên. Số lượng tĩnh mạch cũng nhiều hơn số lượng động mạch. Mao mạch rất nhỏ, đường kính 8 -12µm, dài 1mm nối tiếp với nhau tạo thành màng lưới mao mạch. 2. Tuần hoàn máu trong mạch quản. a. Sự lưu thông của máu Động lực làm máu lưu thông được trong mạch quản là sự co bóp của tim, tính đàn hồi và co bóp của động mạch. Lượng máu chảy qua mạch quản trong một đơn vị thời gian gọi là lưu lượng của máu. Lưu tốc là tốc độ lưu động của máu trong một đơn vị thời gian. Lưu tốc máu tỉ lệ nghịch với đường kính của mạch máu. Lưu tốc của máu lúc đầu ở động mạch chủ lớn nhất rồi giảm dần đến mao mạch là chậm nhất (0,5ml/s) sau đó sang tĩnh mạch thì lại tăng dần từ tĩnh mạch tận đến tĩnh mạch chủ. b. Huyết áp (áp suất của máu) Huyết áp là áp lực của máu tác động lên thành mạch. Phải duy trì được huyết áp nhất định trong hệ thống mạch quản thì mới đảm bảo cho máu lưu thông với tốc độ nhất định. 32
33. Khi tim co áp lực của động mạch tăng lên đến giá trị cao nhất gọi là huyết áp tim co (huyết áp tâm thu) hay là huyết áp tối đa (huyết áp cực đại). Khi tim giãn, áp lực động mạch giảm tới giá trị thấp nhất gọi là huyết áp tim giãn (huyết áp tâm trương) hay huyết áp tối thiểu. Huyết áp tối đa lớn hơn huyết áp tối thiểu thì mới thắng được áp lực đóng van do huyết áp tối thiểu gây ra và cung cấp cho khối máu một “công” để máu đủ sức chảy qua mạng lưới mao mạch rồi qua hệ thống tĩnh mạch về tâm nhĩ. Mạch quản càng xa tâm thất thì huyết áp càng giảm. Cá Tuyết: 42/12, cá Hồng: 70/30 Một vòng tuần hoàn của người là 2 giây, đối với cá là 2 phút 3. Sự điều hoà hoạt động của hệ mạch - Sự điều tiết thần kinh: thần kinh giao cảm hưng phấn gây co mạch, thần kinh phó giao cảm hưng phấn gây giãn mạch. - Sự điều tiết của thể dịch Adrenalin, Vasopresin, noraderenalin làm co các mạch máu nội tạng, gây giãn mạch ở cơ xương huyết áp tăng cao; muối Ca tác dụng lên dây thần kinh giao cảm làm tim đập nhanh và mạch co làm tăng huyết áp. Histamin và Axetylcholin làm tim đập chậm lại, huyết áp giảm; muối K ảnh hưởng đến dây thần kinh mê tẩu làm giảm huyết áp. 33
34. CHƯƠNG 4: SINH LÝ HÔ HẤP Khái niệm: Hô hấp là hiện tượng (quá trình) trao đổi khí (chủ yếu là trao đổi oxy và carbonic) giữa cơ thể và môi trường sống, quá trình này diễn ra liên tục nhằm lấy oxy cho các hoạt động sống của cơ thể và thải carbonic ra ngoài. Cơ quan hô hấp chính của cá là mang và một số cơ quan hô hấp phụ khác. Mang và cơ quan hô hấp phụ đều có chung một đặc tính là có lưới mao quản phân bố, giúp cho quá trình trao đổi khí giữa máu và nước diễn ra dễ dàng. Đối với giáp xác, khi ở giai đoạn ấu trùng thì hô hấp qua bề mặt cơ thể, đến giai đoạn trưởng thành thì cơ quan hô hấp đã được chuyên môn hoá thành mang. Sự cung cấp ôxy cho cơ thể được lấy từ môi trường ngoài, đồng thời CO2 thải ra môi trường ngoài trực tiếp qua bề mặt cơ thể hoặc qua cơ quan hô hấp đã được chuyên hóa như mang. Đây là quá trình trao đổi khí ngoài được thực hiện qua bề mặt trao đổi khí. Bề mặt trao đổi khí nhỏ hay lớn tùy thuộc vào mức độ hoạt động của cơ thể, các nhóm động vật có nhu cầu năng lượng cao, hoạt động sống càng cao thì bề mặt trao đổi khí càng lớn. I. Môi trường hô hấp Nước là môi trường hô hấp chủ yếu của cá và giáp xác. Oxy trước khi được cá hấp thu phải được hoà tan trong môi trường nước. Vì thế ngoài các chất khí hoà tan trong nước có liên quan trực tiếp đến hô hấp thì các nhân tố khác có liên quan đến sự hoà tan của oxy đều có ảnh hưởng đến hô hấp của cá. 1. Oxy Oxy có trong nước do sự quang hợp của thực vật thuỷ sinh hoặc do không khí khuếch tán vào. Oxy từ không khí khuếch tán vào nước yên tĩnh rất chậm. Theo một số nghiên cứu thấy rằng, trong điều kiện nhiệt độ nhất định, oxy từ mặt nước hồ hoà tan xuống tầng sâu 250 m phải mất 42 năm. Nhờ có tác dụng của sóng gió và dòng đối lưu làm cho oxy hào tan ở tầng nước trên nhanh chóng chuyển xuống các tầng nước sâu. Hàm lượng oxy trong nước thường được tính bằng các đơn vị: mgO2, mlO2, và áp suất riêng phần của oxy (PO2). Sự hoà tan của oxy vào nước phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì sự bão hoà oxy của nước càng giảm. Nhiệt độ (0C) Hàm lượng oxy trong nước (mg/l) 0 14,64 5 12,31 10 11,35 15 10,18 20 9,19 34
35. 25 8,37 30 7,67 Như vậy, khi nhiệt độ thấp sẽ có lợi cho hô hấp của cá và động vật thuỷ sinh. Trong thực tế cá xứ lạnh cần nhiều oxy hơn cá xứ nóng. Khi nhiệt độ tăng, cường độ trao đổi chất của cơ thể cá tăng, đòi hỏi nhiều oxy hơn. Nhưng lúc này độ bão hoà oxy của nước lại thấp, khả năng kết hợp với oxy của Hemoglobin sẽ giảm, do vậy cá rất nhạy cảm với nhiệt độ, nhất là cá biển. 2. Carbonic CO2 hòa tan trong nước lớn hơn trong không khí. Trong không khí CO2 chỉ chiếm 0,04% thể tích. Trong điều kiện bình thường CO2 hoà tan trong nước là 0,3 cm3/l. Trong thực tế lượng CO2 trong nước còn cao hơn nhiều, vì CO2 tồn tại trong nước dưới nhiều dạng khác nhau: dạng tự do, dạng muối cacbonat, và axit cacbonic. Trong nước ngọt, nếu CO2 nhiều sẽ làm biến đổi lớn độ pH của nước làm ảnh hưởng đến hô hấp của cá. Nước biển tuy hấp thụ CO2 nhiều hơn nước ngọt, nhưng độ pH của chúng lại tương đối ổn định, do trong nước biển có nhiều yếu tố có thể kết hợp với CO2. Động thực vật thuỷ sinh và các chất hữu cơ trong vùng nước đều có ảnh hưởng đến hô hấp của cá Hệ số hoà tan của CO2 trong nước lớn hơn 25 lần so với oxy trong điều kiện bình thường. II. Cơ chế hô hấp của cá 1. Đại cương về cấu tạo tơ mang 35
36. Mang là cơ quan hô hấp của cá, mỗi mang có 4 - 5 đôi cung mang. Một cung mang có nhiều tơ mang, mỗi tơ mang có nhiều tia mang nhỏ chứa các mạng lưới mao mạch nhỏ là nơi tiến hành trao đổi khí. Lá mang do vô số các sợi mang hợp thành. Sợi mang xếp cạnh nhau rất chặt làm cho lá mang có hình dạng như một cái lược. Hai bên các sợi mang lại phát triển nhiều tơ mang. Mỗi tơ mang có rất nhiều mạng lưới mao mạch dày đặc bao phủ, là nơi tiến hành trao đổi khí giữa cơ thể với môi trường. Diện tích tiếp xúc của các sợi mang nhỏ và tơ mang của cá rất lớn, VD cá diếc, khối lượng 10 g có diện tích mang lên tới 1596 cm2. Máu chảy vào mang theo động mạch vào mang, qua động mạch vào tơ mang đến mao mạch ở cánh mang con. Sau khi thực hiện quá trình trao đổi khí (hấp thụ oxy và thải CO2 vào nước) ở mao mạch, máu tập trung lại trong động mạch tơ mang đến động mạch ra mang. Máu chảy từ động mạch vào mang đến động mạch ra mang ngược chiều với dòng nước chảy qua tơ mang ở trong xoang mang, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi khí giữa máu và nước. Sự trao đổi khí với môi trường phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc của mang cánh mang con) với nước. Diện tích bề mặt tiếp xúc càng lớn thì lượng chất khí trao đổi càng nhiều Diện tích bề mặt tương đối của mang một số loài cá (cm2/g) Loài 1g 10g 150g 200g Cá Chó (bơi rất 52 35 26 18 nhanh) Cá Trích 52 35 20 18 Cá Mè 3,9 2,7 1,9 1,2 Cá Chình 2 1,3 0,9 0,6 Cường độ trao đổi chất tương đối của con nhỏ càng lớn và ngược lại. Cá hoạt động nhanh, càng cần nhiều O2 nên diện tích mang phải lớn. Cơ quan hô hấp ở cá con Ở cá con, trước khi mang chính thức phát triển, có xuất hiện một cấu tạo giống lá mang gọi là mang cá con, đó là các núm bắt nguồn từ mang chính thức. Phôi cá sụn có mang ngoài dạng sợi, khi cá lớn mang ngoài tiêu biến. Cá con của một số loài cá xương, cũng có mang ngoài dạng sợi, lúc trưởng thành thì tiêu biến. Khi chưa có mang, cá con hô hấp nhờ lưới mao mạch ở trên lớp vây, mang ngoài và túi hoàng 2. Vận động hô hấp của mang Cá miệng tròn và cá sụn chưa có nắp mang nên động tác hô hấp tương đối đơn giản, nước vào miệng rồi qua khe mang ra ngoài. 36
37. Cá xương động tác hô hấp phức tạp hơn: màng nắp mang đóng lại miệng và xương nắp mang mở rộng ra, áp lực trong xoang miệng và xoang mang giảm xuống, nước từ bên ngoài sẽ tràn vào xoang miệng và xoang mang. Sau đó cá ngậm miệng lại, xương nắp mang ép lại thể tích xoang miệng và xoang mang giảm xuống, áp lực tăng lên đẩy nước tràn qua tơ mang, lúc này diềm ra nắp mang bị đẩy mở ra khiến nước chảy ra ngoài cửa mang. III. Một số chỉ tiêu sinh lý hô hấp 1. Lượng tiêu hao oxy Là lượng oxy được cơ thể sử dụng trong quá trình hoạt động sống được tính bằng đơn vị mg O2/kg/giờ. Lượng tiêu hao oxy cơ sở là lượng oxy được tiêu hao khi cá tiến hành trao đổi chất trong điều kiện cá sống yên tĩnh, không vận động, không tiêu hoá, không bị ảnh hưởng của nhiệt độ, không bị căng thẳng về thần kinh. Điều này rất khó thực hiện vì vậy lượng tiêu hao O2 chỉ tương đối. Đối với cá, không thể không có vận động nên giá trị đo được sẽ = 1,2 – 1,4 giá trị tiêu hao oxy cơ sở Sự hô hấp của cá còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, hàm lượng oxy trong nước. Trong cùng một loài lượng tiêu hao oxy ở thời kỳ non trẻ cao hơn ở giai đoạn trưởng thành, lúc hoạt động cao hơn lúc nghỉ ngơi, con đực lớn hơn con cái, nhiệt độ cao lớn hơn ở nhiệt độ thấp. 2. Ngưỡng O2 của cá - Ngưỡng oxy là giới hạn của nồng độ oxy trong nước bắt đầu gây cho cá chết ngạt là P50. Đơn vị đo: mgO2/g hoặc mgO2/l. Ngưỡng O2 của mỗi loài cá khác nhau là khác nhau, phụ thuộc vào hàm lượng oxy, cacbonic, nhiệt độ. - Điểm oxy giới hạn (mgO2/g hoặc mgO2/l) là giới hạn nồng độ oxi trong nước chỉ trên ngưỡng oxi. Tại điểm này, hàm lượng oxy là tối thiểu để cá vẫn có thể hô hấp được nhưng không sinh trưởng và phát triển. 3. Hiệu quả sử dụng ôxy trong nước của cá Hiệu số của hàm lượng oxy trong nước lúc đi qua mang với lúc ra khỏi mang là mức độ sử dụng oxy trong nước của cá. Hiệu quả sử dụng oxy của cá dao động 46 -82%, trung bình là 62%, phụ thuộc vào loài Cá chép: 75%, cá Bơn: 68%, cá Mồi: 46%, cá Ngừ: 30-50% Nguyên nhân: cá ở đáy, nồng độ O2 thấp nên cần phải lấy nhiều oxi và ngược lại. Con người chỉ sử dụng được 25%. 4. Tần số hô hấp (nhịp thở) Tần số hô hấp là số lần thở của cá trong một đơn vị thời gian (1 phút). Cách xác định: đếm trực tiếp cử động của xương nắp mang. Ví dụ 50c cá Chép cỡ 8,5 cm là 14 lần/ phút, ở 270C thở 110 lần/phút, cá Diếc cỡ 5,8cm là 18 - 20 lần/phút. Cá cùng loài: thời kỳ non trẻ, kích thước nhỏ, tần số hô hấp cao hơn cá trưởng thành có kích thước lớn. Cá đực có nhịp thở nhanh hơn cá cái. Tần số hô hấp thay đổi theo sự thành thục của tuyến sinh dục 37
38. Nhiệt độ tăng thì tần số hô hấp tăng Tần số hô hấp tỉ lệ nghịch với hàm lượng oxy trong nước. Ví dụ cá Sallmo 0 trutta 15 c với nồng độ 7,5 ml O2/l có nhịp thở 60 – 70 lần/phút, khi 2 ml O2/l nhịp thở tăng lên 140 -150 lần /phút IV. Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đối với hô hấp của cá 1. Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến tần số hô hấp, ngưỡng O2, tiêu hao O2, sự bão hoà O2 của hemoglobin (Hb). Nhiệt độ tăng thì độ bão hoà O2 của Hb giảm xuống, do nhiệt độ cao độ hoà tan O2 vào nước giảm. Trong phạm vi nhiệt độ thích hợp của mỗi loài cá thì nhiệt độ càng cao thì cường độ trao đổi chất của cá được biểu thị bằng lượng tiêu hao oxy càng lớn. 2. Áp suất riêng phần oxy (PO2) PO2 trong môi trường càng cao thì khả năng bão hoà oxy của Hb càng tăng và ngược lại. Tuy nhiên cá sống trong môi trường nước quá bão hoà oxy khi hàm lượng O2 giảm xuống đột ngột sẽ dễ dàng sinh bệnh bọt khí trong máu thường xuất hiện ở dưới da, nhất là ở vùng gần mắt. 3. Áp suất riêng phần CO2 (PCO2) Ví dụ cá salvelinus fotinalis trong điều kiện PO2 bằng 60mmHg, nếu PCO2 bằng 0,7 mmHg thì gần 100% Hb bão hoà oxy ; PCO2 = 10 mmHg thì HbO2 là 60 %; nếu PCO2 = 40 mmHg thì chỉ có 40% Hb bão hoà oxy. Nếu trong H2O hàm lượng CO2 tương đối cao thì CO2 trong tĩnh mạch chuyển tới mang rất khó thải ra ngoài môi trường. Theo Fish (1943) PCO2 đạt 0 66,6 mmHg thì cá vược bị mê man ở 20 C, nếu PCO2 đạt 234 mmHg cá diếc bị mê man ở 19,40C. Nồng độ CO2 ở trong máu tăng sẽ làm cho nồng độ làm cho nồng độ H2CO3 tăng dẫn đến làm giảm khả năng bão hoà O2 của Hb. V. Cơ quan hô hấp phụ Có 3 nguyên nhân khiến cá hô hấp bằng cơ quan hô hấp phụ: PO2 trong nước quá thấp, PCO2 trong nước quá cao, do tập tính thích nghi. 1. Hô hấp bằng ruột Cá chạch và một số loài cá khác khi trong nước đầy đủ oxy thì thở bằng mang, nhưng khi trong nước CO2 tăng O2 giảm thì thở bằng ruột. Cá ngoi lên mặt nước đớp không khí rồi nuốt vào ruột, không khí lưu lại trong ruột một thời gian, phần lớn oxy bị hấp thụ phần còn lại thải ra ngoài qua hậu môn. Các loài cá thở bằng ruột: đoạn ruột trước có tác dụng tiêu hoá, đoạn ruột sau có tác dụng hô hấp thường xuyên không chứa thức ăn và phân, thành ruột ở đoạn này có nhiều mao mạch phân bố để tiến hành trao đổi khí, ngoài ra có các tế bào niêm mạc tiết dịch nhờn. Cá thở bằng ruột có ruột dài, dài gấp 12 – 28 lần chiều dài cơ thể 38
39. Số lần cá ngoi lên mặt nước phụ thuộc vào: Nhu cầu oxy của cơ thể, hàm lượng oxy trong nước, nhiệt độ nước. Ví dụ cá Chạch (Misgurnus fossilis) ở 100C đớp không khí 2 -3lần/giờ; ở 250C đớp không khí 19lần/giờ. 2. Hô hấp bằng da Những loài cá không vẩy hoặc ít vẩy đều hô hấp bằng da Hô hấp bằng da chiếm 17-32% ở những loài cá sống nơi thường xuyên thiếu oxy, có nhiều chất hữu cơ phân huỷ, ví dụ cá Trê, cá Chình. Hô hấp bằng da chiếm 9 - 12 % nhu cầu oxy như các loài cá sống ở đáy ao hồ tương đối nghèo oxy. Hô hấp bằng da chiếm 3 - 9 % nhu cầu oxy cơ thể là những loài cá sống ở nơi đầy đủ oxy. Da của những loài cá này có nhiều mao mạch. Cá sống ở đáy dòng nước chảy, hô hấp băng da chiếm 12% Cá sống ở dòng nước chảy, hô hấp bằng da chiếm 1-2% 3. Hô hấp bằng cơ quan trên mang Một số loài cá: Trê, Quả, Rô đồng có thể bổ sung oxy trong không khí bằng cơ quan trên mang, tuy nhiên các loài cá này không hoàn toàn dựa vào cơ quan trên để thở mà sống được, ví dụ Rô đồng khi ra khỏi nước sau 6 - 8 giờ là chết. Cơ quan trên mang là bộ phận của thực quản biến thành, có màu đỏ, rất phát triển (hoa khế). Loại cá này thuộc động vật đáy. Thở bằng cơ quan trên mang chiếm 1,5% sự thở chung. Nếu phá cơ quan trên mang hoặc mang thì cá chết chứng tỏ ở loại cá này luôn tồn tại cả 2 cơ quan hô hấp này. 4. Hô hấp bằng phổi Gặp ở cá nhiều vây Polypterus và cá phổi Dipnoi có cơ quan hô hấp phụ đặc biệt là “phổi” 5. Bóng hơi (bong bóng) Bóng hơi hở có ống thông với thực quản (bộ cá Trích và chép) Bóng hơi kín không có ống thông với thực quản gặp ở bộ cá Vược. Bóng hơi kín có một bộ phận có cấu tạo đặc biệt gọi là tuyến đỏ có động mạch đi vào phân thành nhiều nhánh song song, sau đó tập hợp lại rồi lại phân ra tạo thành mạng lưới mao mạch. Tĩnh mạch đi ra cũng xen kẽ và song song với động mạch, cuối cùng tập hợp lại rồi đi vào tĩnh mạch gan. Tuyến đỏ tiết ra men Carboanhydara: H2CO3 → H2O + CO2. Trong bóng hơi chứa O2 và CO2 nên cá nổi. khi cá lặn thì hơi đi qua cửa sổ ovan nên bóng hơi xẹp xuống. Khi hàm lượng oxi trong máu ít, cá lấy oxi trong bóng hơi để thở. Chức năng của bóng hơi: điều tiết tỉ trọng, tác dụng hô hấp (một số loài), phát ra âm thanh, tác dụng cảm giác 6. Hô hấp bằng miệng 39
40. Trong một số trường hợp, cá nổi đầu lên khỏi mặt nước để hớp lấy oxi không khí bằng miệng rồi hoà cùng với nước ở trong miệng rồi đưa qua mang để hô hấp 40
41. CHƯƠNG 5: SINH LÝ TIÊU HÓA I. Đại cương về tiêu hoá Tiêu hoá là quá trình phân giải các chất dinh dưỡng có trong thức ăn nhằm biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản nhất mà cơ thể có thể hấp thu được. Ví dụ: Gluxit phân giải thành đường đơn; Protein thành các axit amin; Lipit thành axit béo + glyxerin Do vị trí diễn ra quá trình tiêu hoá người ta chia ra: Tiêu hoá nội bào: Nguyên sinh động vật, sự tiêu hoá diễn ra trong tế bào; Tiêu hoá ngoại bào: nhện, sự tiêu hoá diễn ra bên ngoài cơ thể Tiêu hoá trong xoang: trong hệ thống ống tiêu hoá, Thức ăn trong đường tiêu hoá chịu tác động bởi: - Tiêu hoá cơ học: bằng sự co bóp của dạ dày, sự nhu động ruột nhằm cắt, xé thức ăn thành những mảnh nhỏ hơn, thuận lợi cho quá trình tiêu hóa hóa học. - Tiêu hoá hoá học: nhờ tác động của các enzym trong dịch tiêu hoá - Tiêu hoá vi sinh vật học: do các vi sinh vật sống trong dạ dày và ruột đảm nhận. II. Tìm kiếm thức ăn của cá 1. Tìm kiếm thức ăn Mỗi loài cá có một số loại thức ăn đặc trưng riêng, nhưng nói chung là cá có khả năng ăn tất cả các loại thức ăn nào mà cá có thể nhận biết được bằng các giác quan của chúng, có thể bắt được và nuốt được và thức ăn hợp với khẩu vị cá. Khả năng bắt mồi của cá phụ thuộc trước hết vào cơ quan bắt mồi và mồi (kích thước, hình dạng mồi ). Các loài cá dữ như cá quả, cá rồng măng, cá hồi, cá chó chỉ có thể bắt được những con mồi ăn liền bơi trong tầng nước hoặc ẩn náu trong các bụi cỏ, không có khả năng bắt những con mồi ở dưới đáy bùn. Cá chép và một số loài khác trong họ cá chép có kiểu mồm hơi dưới, không có răng chỉ có thể bắt được những loại mồi hoạt động không nhanh lắm trong tầng nước, trong các bụi cỏ hoặc ở đáy bùn với mùn bã hữu cơ. Sau đó nhờ vận động của mồm, cá có thể làm vỡ nát các vỏ cứng của vật mồi rồi chọn lấy những phần có thể sử dụng được. Hình dạng và kích thước mồi cũng có tác dụng quyết định đối với sự bắt mồi của cá. Thức ăn là bột nhỏ thì cá không thể nào ăn hết được. Những cục thức ăn hoặc vật mồi quá lớn thì cũng khó nuốt và khó tiêu hóa. Mỗi cỡ cá có một cỡ mồi thích hợp nhất của nó. Các cơ quan cảm giác của cá tham gia vào hoạt động bắt mồi. Dựa vào đặc điểm này, người ta chia cá thành 2 nhóm: - Nhóm cá mắt: gồm các loài cá dữ như cá hồi, cá chó, cá perca. - Nhóm cá mũi: gồm cá chép, một số loài thuộc họ cá chép, cá chình. 41
42. Thị giác giúp cá phân biệt được hình dạng, kích thước, màu sắc của mồi. Khứu giác giúp cá nhận biết mùi của mồi hoặc kẻ thù từ xa. Vị giác là loại cơ quan cảm giác gần, chúng chỉ nhận biết được các vật thể khi có sự tiếp xúc với cơ quan nhận cảm và vị giác. Thành phần hóa học của thức ăn cũng ảnh hưởng đến khả năng thu nhận thức ăn của cá. 2. Suất ăn của cá a. Suất ăn trong ngày: Suất ăn trong ngày của cá là lượng thức ăn mà cá ăn trong một ngày cho đến no. Các yếu tố ảnh hưởng đến suất ăn của cá: - Chất lượng thức ăn: thức ăn nghèo chất dinh dưỡng, nhiều xenllulo, cá phải ăn với lượng nhiều và ngược lại. - Nhiệt độ: nhiệt độ cao thì suất ăn lớn và ngược lại. Khi nhiệt độ cao, các men tiêu hoá hoạt động tốt nên quá trình tiêu hoá diễn ra nhanh hơn. - Lứa tuổi: Cá còn nhỏ thì lượng thức ăn trên trọng lượng cá sẽ nhiều hơn lúc đã lớn vì quá trình trao đổi chất xảy ra nhanh. b. Suất ăn trong một lần Suất ăn trong một lần là lượng thức ăn mà cá ăn trong 1 lần đến no. - Đối với cá dữ, ăn nhiều trong 1 lần (= 50% trọng lượng cơ thể). Suất ăn trong 1 lần của cá dữ lớn hơn suất ăn 1 ngày nên có thể vài ngày tiếp theo cá có thể không ăn. - Đối với cá hiền: mỗi lần ăn, cá hiền chỉ ăn lượng băng 3% trọng lượng cơ thể nên mỗi ngày cá phải ăn 6 lần. III. Tiêu hóa cơ học và hóa học trong ống tiêu hóa Cấu tạo hệ tiêu hoá: hệ tiêu hoá hình ống, nằm dọc theo cơ thể, là một bộ phận của môi trường ngoài nhưng lại được đặt trong cơ thể. Ngăn cách với môi trường ngoài là lỗ miệng và hậu môn. 1. Tiêu hoá ở khoang miệng Miệng cá chủ yếu là cơ quan bắt mồi, không có tác dụng tiêu hóa mạnh như ở động vật bậc cao. Một số loài trong họ cá chép răng hầu có tác dụng làm dập nát thức ăn. 2. Tiêu hoá ở hầu và thực quản Hầu và thực quản là nơi chuyển thức ăn xuống dạ dày, không có quá trình tiêu hóa. Cá rô phi, chép, diếc có men tiêu hoá protein, gluxit nhưng rất yếu 3. Tiêu hoá ở dạ dày Dạ dày chỉ có ở cá dữ với hình dạng: V, U, T, Y Thành dạ dày: có 3 lớp: màng, cơ, mô liên kết. Ở đây có cả tiêu hoá cơ học và tiêu hoá hoá học 42
43. - Tiêu hoá cơ học: dạ dày tự động co bóp theo chu kì nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Thức ăn đi theo bên rìa dạ dày để nhận men rồi đi vào giữa rồi quay lại rìa để thức ăn được nhào nhuyễn với men tiêu hoá. Dưới tác dụng co bóp cơ học của dạ dày, thức ăn trở thành hợp chất nhuyễn mịn và được đưa xuống ruột. Thức ăn trong dạ dày mang tính axit kích thích cơ vòng giãn ra để thức ăn rơi xuống ruột. Ruột đóng ngay cơ vòng này lại và tiết enzym để làm tăng pH và để tiêu hóa tiếp. Khi có sự chênh lệch lớn về pH giữa ruột và dạ dày, 1 lượng thức ăn đã được nhào nhuyễn trên dạ dày lại được đưa xuống ruột theo cơ chế trên. Quá trình này cứ lặp đi lặp lại cho đến khi hết thức ăn ở dạ dày. - Tiêu hoá hoá học: Đối với cá dữ, thành phần thức ăn phức tạp, protein mang bản chất tự nhiên nên dạ dày tiết ra những enzym sau để tiêu hoá thức ăn + Dạ dày tiết HCl làm giảm pH trong dạ dày, tiêu diệt vi khuẩn, giết chết các tế bào sống trong thức ăn, hỗ trợ cho sự khử canxi của thức ăn, kích thích nhu động dạ dày, hoạt hóa pepsinogen thành pepsin. + Tiết pepsinnogen (trạng thái không hoạt động), dưới tác dụng của HCl sẽ chuyển thành pepsin (trạng thái hoạt động) để tiêu hoá albumin Albumin P eps in, pH = 1 - 2 Albomoz + pepten + Kalogenaza: tiêu hoá da + Lyzozim: tiêu hoá vi sinh vật + Kitinaza: tiêu hoá vỏ kitin 4. Tiêu hoá ở ruột a. Cấu tạo ruột - Đối với cá không có dạ dày + Ruột dài gấp 13 lần chiều dài thân + Đầu ruột non có nhiều nếp gấp, khi phình to làm cho thể tích ruột tăng gấp 9-10 lần. - Đối với cá có dạ dày: ruột dài 2-3 lần chiều dài thân b. Tiêu hoá ở ruột  Tiêu hóa hoá học - Tiêu hoá protein Đổ vào ống ruột có dịch tuỵ do tuyến tụy tiết ra, dịch mật (do gan tiết ra), biểu mô ruột tạo môi trường kiềm. enterokinaza Tripsinogen Tripsin (dạng hoạt động) Tripsin Albumoz + Pepton axit amin - Tiêu hoá gluxit 43
44. Polysaccharaza tiêu hóa tinh bột, glycogen, mùn bã, chất lơ lửng (dextrin) Oligaza: tiêu hoá trisaccharide và disaccharide - Tiêu hoá lipit Lipaza Lipit Glyxerin + axit béo Lipit còn được nhũ tương hoá của dịch mật thành những hạt mỡ nhỏ li ti và được thành ruột hấp thụ. Dịch mật: Dịch mật do gan tiết ra, chứa trong túi mật. Thành phần gồm: axit mật, muối mật, sắc tố mật. Khi không làm nhiệm vụ tiêu hoá, dịch mật tái hấp thụ nước trở lại, khi có quá trình tiêu hoá, dịch mật từ túi mật được đổ vào ruột để tiêu hoá thức ăn. Tác dụng: có tác dụng chống độc, viêm, chống thối, tiêu hoá lipit làm cho co bóp của ruột nhanh và nhịp nhàng.  Tiêu hóa cơ học: Trong ruột cá có chuyển động nhu động, chuyển động quả lắc co bóp đốt giúp thức ăn được nhào nhuyễn trong ruột và được đẩy về phía sau. IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tiêu hóa ở cá Tốc độ tiêu hoá thức ăn trong cơ thể cá phụ thuộc yếu tố nội tại bên trong cơ thể và điều kiện sinh thái bên ngoài. 1. Khối lượng thức ăn Lượng thức ăn càng nhiều thì sự tiêu hoá càng chậm trễ, mức độ sử dụng thức ăn càng thấp. Ví dụ: Pegen (1950) thí nghiệm cho cá Leuciseus ăn 20 mg bánh mì trắng/1 gam trọng lượng cơ thể thì thức ăn lưu lại trong ống tiêu hoá 20 giờ, nhưng nếu thức ăn tăng 150 mg /g thời gian tăng 37 giờ. Bảng: Ảnh hưởng của lượng thức ăn lên sự tiêu hoá của cá Chép. Mức độ Tiêu hoá trong 100 g Lupinsis ăn Protein Lipit Gluxit Vừa phải 35,2 5,4 16,8 No 22,1 3,6 10,4 Rất no 18,9 3,4 8,8 Lượng thức ăn nhỏ, tốc độ tiêu hoá nhanh hơn, triệt để hơn và enzym tiêu hoá ngấm vào thức ăn nhanh hơn. Khối lượng thức ăn càng lớn, quá trình tiêu hoá thức ăn càng chậm. 2. Chất lượng thức ăn Qua nghiên cứu quá trình tiêu hoá các loại thức ăn khác nhau của cá trê trong cùng một khoảng thời gian là 48h thấy được tỉ lệ thức ăn được tiêu hoá như sau: Loại thức ăn Tỉ lệ tiêu hóa Nhuyễn thể 74,8 % Thịt bò 55,7% 44
45. Thịt thỏ 31,1% 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ Macgolin (1940) đối với cá chép 1 tuổi, ở nhiệt độ 220C, tốc độ tiêu hoá gấp 3-4 lần tốc độ tiêu hoá ở 20C, gấp 2,5 – 3 lần tốc độ tiêu hoá ở 80C Trong ngưỡng nhiệt độ thích hợp của cá, nhiệt độ càng cao, tốc độ tiêu hoá càng cao. Cá Rutilus rutilus Cá chép 160C 190C 210C 100C 210C Chất khô 73,9 79,2 81,8 72,1 81,7 Chất đạm 88,1 87,6 87,3 70 79,3 4. Ảnh hưởng của tuổi Ví dụ cá Chép 1 tuổi ăn ấu trùng muỗi tiêu hoá được 84,4 % chất đạm trong thức ăn, cá 2 tuổi tiêu hoá được 89,2%. Sự phụ thuộc của quá trình tiêu hoá vào tuổi cá rất phức tạp do nhiều nguyên nhân. Trước hết do sự hoàn thiện cơ quan tiêu hoá và hệ enzym tiêu hóa. V. Sự hấp thụ các chất dinh dưỡng trong cơ thể 1. Thuyết về sự hấp thụ các chất dinh dưỡng Ruột non là nơi hấp thụ chủ yếu chất dinh dưỡng. Niêm mạc ruột non có nhiều lông nhung để tăng diện tích tiếp xúc và khả năng hấp thụ thức ăn. Trong lông nhung có nhiều mao mạch và hạch lympha (bạch huyết) phân bố. Do tác dụng vận động của các cơ ở bên dưới, nên lông nhung cử động co duỗi lên xuống và lắc sang 2 bên. Cơ chế hấp thụ các chất: Hấp thu thụ động và hấp thu chủ động 2. Hấp thụ từng thành phần của chất dinh dưỡng Các axit amin hấp thu vào máu theo cơ chế chủ động nhờ chất tải đặc biệt của chúng (gọi là các protein vận chuyển). Protein động vật được hấp thụ 95 - 99%; Protein thực vật hấp thụ 75 – 80%. Đường đơn hấp thụ với tốc độ khác nhau: Galactoza > glucoza> Fructoza > Mantoza. Glucoza + P > Glucoza – phôtphoric có tác dụng giúp cho nồng độ đường trong ruột cao hơn trong máu, do vậy tốc độ khuếch tán đường sẽ nhanh hơn. Sản phẩm tiêu hoá của lipit: Các phân tử lipit được nhũ hóa nhờ muối mật thành những hạt nhỏ hơn, sau đó Enzym lipaza thuỷ phân thành axit béo và mônoglyxeric, các đơn phân này hấp thụ qua màng ruột qua quá trình thẩm thấu. Sau đó chúng được tái tổ hợp lại thành Triglycerid tạo ra lipit của cơ thể đi vào mạch bạch huyết vào tĩnh mạch. Đôi khi các muối mật nhũ hóa lipit thành những 45
46. phần tử nhỏ và được hấp thu trực tiếp vào máu mà không cần enzym lipaza phân cắt thành axit béo và glyxerin. Sự hấp thụ các vitamin: các muối khoáng và vitamin hoà tan trong nước đều dễ dàng thấm qua niêm mạc ruột vào máu theo cơ chế khuếch tán thụ động và chủ động. Nước được hấp thụ bằng cơ chế tích cực chủ động ở ruột già, còn ở ruột non nước hấp thu thụ động theo chiều gradient nồng độ mang theo các chất hoà tan trong nước. Ở tá tràng nước không được hấp thụ. Ngoài ra cá còn có khả năng hấp thu chất dinh dưỡng qua bề mặt ngoài da cơ thể. 46
47. CHƯƠNG 6: SINH LÝ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG I. Đại cương về trao đổi chất của động vật thủy sinh Trao đổi chất là đặc trưng cơ bản của cơ thể sống, là đặc điểm khác nhau cơ bản giữa sinh vật và phi sinh vật. Trao đổi chất ngừng thì sự sống cũng chấm dứt. Các hoạt động sinh lý của cơ thể như tuần hoàn, hô hấp, tiêu hoá, bài tiết nhằm hoàn thành trao đổi chất. Quá trình trao đổi chất gồm hai quá trình đối ngược, gắn liền với nhau không tách rời- đó là quá trình đồng hóa và dị hóa. Quá trình trao đổi chất luôn kèm theo quá trình trao đổi năng lượng. Trao đổi chất gồm 2 nội dung: - Sự trao đổi chất và trao đổi năng lượng giữa cơ thể với môi trường. - Sự chuyển hoá vật chất và năng lượng bên trong cơ thể. Mọi vật chất đều chứa một năng lượng tự do nhất định, nên khi vật chất phát sinh bất kỳ một biến đổi nào về cấu tạo hoá học thì cũng kèm theo sự chuyển hoá về năng lượng. Khi vật chất bị phân giải kèm theo giải phóng năng lượng, khi vật chất hợp thành thì phải cung cấp năng lượng. Như vậy trao đổi chất, năng lượng luôn đi kèm liên quan mật thiết với nhau và không thể tách rời nhau. Sự trao đổi vật chất gồm 3 giai đoạn: 1. Các chất hữu cơ và vô cơ vào trong cơ thể. 2. Sự biến đổi các chất này trong cơ thể 3. Sự đào thải các sản phẩm phân giải. Các giai đoạn 1 và 3 đã xét ở phần hô hấp, tiêu hoá và bài tiết. Giai đoạn 2 là quá trình chuyển hoá vật chất trong cơ thể. II. Các nhân tố ảnh hưởng đến trao đổi chất ở cá 1. Giống loài cá Mỗi loài cá khác nhau có hoạt động trao đổi chất khác nhau phù hợp với đặc điểm sinh lý của chúng. Thường những loài ưa hoạt động thì tốc độ trao đổi chất lớn và ngược lại. 2. Kích thước cá (tuổi của cá). Mỗi giai đoạn phát triển khác nhau của cá thì hoạt động trao đổi chất khác nhau. Giai đoạn cá con, cường độ trao đổi chất lớn hơn so với giai đoạn cá trưởng thành; cá đang trong giai đoạn sinh sản, nhu cầu và cường độ trao đổi chất lớn hơn các giai đoạn sinh lý bình thường khác. 3. Mức độ hoạt động của cơ Cá càng hoạt động nhiều thì cường độ trao đổi chất càng lớn, nhu cầu oxy và các chất dinh dưỡng cũng tăng lên. Năng lượng tiêu hao tăng lên do sự tăng của năng lượng hoạt động có ý nghĩa thực tiễn lớn, đặc biệt đối với vận chuyển và bảo quản cá sống. Ví dụ trong các bể cá, thùng chứa hẹp thì thời gian đầu, do sự không yên tĩnh làm cá tăng 47
48. cường vận động, nên lượng oxy tiêu hao tăng lên mạnh. Các loài cá ham ăn như cá nheo, cá quả do hoạt động tiêu hóa mạnh nên nhu cầu oxy cũng lớn. 4. Nhiệt độ nước Cường độ trao đổi chất của cá phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ của cá biến đổi rất nhanh theo nhiệt độ của môi trường, thường xấp xỉ nhiệt độ môi trường. Khi nhiệt độ môi trường thay đổi, phải mất một thời gian thì nhiệt độ của cá mới thay đổi theo để thích nghi. Khi nhiệt độ môi trường tăng thì cường độ trao đổi chất của cá cũng tăng, nhu cầu oxy tăng (khi nhiệt độ môi trường tăng, hoạt tính của các enzym xúc tác cho các phản ứng sinh hóa trong cơ thể tăng lên, tốc độ phản ứng tăng => nhu cầu oxy tăng lên). 5. Yếu tố thuỷ lí, thuỷ hoá khác Bằng thực nghiệm đã chứng minh rằng cá sống trong môi trường nghèo Canxi ở các nhiệt độ 10, 15, 20 và 250C có cường độ trao đổi chất cơ sở cao hơn so với cá sống trong nước giàu canxi ít hoạt động hơn, nhưng sức chịu đựng nóng cao hơn. Ngoài ra các nhân tố môi trường khác cũng ảnh hưởng đến trao đổi chất của cá. Tuy nhiên các yếu tố môi trường tác động đến cường độ trao đổi chất của từng cá thể cùng loài còn phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của cá thể và các điều kiện sinh thái khác chi phối. III. Quan hệ giữa sinh trưởng và trao đổi chất 1. Khái niệm về sinh trưởng - Về giải phẫu học và kết cấu cơ thể: sinh trưởng là sự tăng lên về số lượng và kích thước tế bào trong các mô của cơ thể. Khi các cơ quan đã thành thục thì sự phân hóa và tăng trưởng đó sẽ ngừng lại hoặc giảm đi. - Về cơ sở vật chất: sinh trưởng là sự tích lũy của vật chất, sự tăng sinh trưởng và tăng trưởng của tế bào và sự tăng lên tương ứng của protein trong cơ thể ngày càng nhiều. - Với quan điểm trao đổi chất: sinh trưởng là biểu hiện của trao đổi chất xây dựng, sự hợp thành của vật chất trong môi trường, mà trung tâm của nó là trao đổi chất sinh trưởng. - Về quan hệ với môi trường: sinh trưởng của cơ thể liên quan mật thiết với điều kiện của môi trường, môi trường cung cấp vật chất cho cơ thể sử dụng. Các nhân tố môi trường hoặc thúc đẩy hoặc kìm hãm quá trình trao đổi chất. Sinh trưởng là sự lớn lên của cơ thể, là sự tăng lên khối lượng và độ dài của cơ thể động vật trong cả quá trình sống, là kết quả của quá trình trao đổi chất của cơ thể mà trung tâm là trao đổi protein. Sau khi thành thục về thể vóc thì quá trình sinh trưởng giảm đi hoặc ngừng hẳn trong khi quá trình trao đổi chất vẫn tiếp diễn. 2. Cơ sở vật chất của sinh trưởng 48
49. Trao đổi chất là cơ sở của sự sinh trưởng. Quá trình trao đổi chât gồm quá trình đồng hóa và dị hóa, hai quá trình này có sự cân bằng tương đối, tùy thuộc vào từng giai đoạn sinh trưởng, và các yếu tố môi trường mà quá trình này chiếm ưu thế hơn so với quá trình kia (ví dụ trong giai đoạn trước thành thục về thể vóc thì quá trình đồng hóa chiếm ưu thế, giai đoạn sau thành thục về thể vóc thì quá trình dị hóa lại chiếm ưu thế). Cơ thể động vật nói chung được cấu tạo từ các thành phần chủ yếu là protein, lipit và gluxit. Trong đó, quá trình trao đổi protein có vai trò quan trọng trong sinh trưởng. Sự trao đổi chất của cơ thể nói chung dựa trên cơ sở sự trao đổi chất của tế bào, nhưng mức độ trao đổi chất của tế bào ở các mô không giống nhau đòi hỏi nguyên liệu, năng lượng và sự tham gia của các loại enzym khác nhau. Do đó cần điều hòa quá trình trao đổi chất ở các tế bào của các mô trong cơ thể hoàn chỉnh, đảm bảo mối quan hệ tương hỗ giữa trao đổi chất của các loại vật chất, sự thích nghi của cơ thể với những biến đổi của môi trường biểu hiện trong trao đổi chất. 3. Đặc điểm sinh trưởng của cá Cá là động vật biến nhiệt, trong toàn bộ vòng đời của cá chỉ có thời kỳ phôi thai của nó là một giai đoạn phát triển rõ rệt, thời kỳ sau đó không thể phân chia thành các giai đoạn: non trẻ, trưởng thành và già cỗi như động vật đẳng nhiệt. Đại đa số các loài cá sinh trưởng liên tục, suốt đời nhưng tốc độ sinh trưởng không đồng đều mà có lúc nhanh, lúc chậm, cường độ sinh trưởng giảm dần theo tuổi cá. IV. Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của cá 1. Các nhân tố bên trong - Tính di truyền: tính di truyền của cá thể quyết định khả năng sinh trưởng của cá, phụ thuộc vào: + Tập tính dinh dưỡng: sự ham ăn, khả năng tìm mồi + Khả năng tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng + Tính di truyền của cá là yếu tố quyết định giới hạn năng suất của cá (tiềm năng giống). - Kích thước (tuổi thọ của cá): kích thước của cá được xem là ”tuổi sinh lý” của cá. Trong cùng một giống, loài cá càng to thì tốc độ lớn lên của nó càng giảm. - Tính biệt: khi tuyến sinh dục bắt đầu thành thục thì tốc độ sinh trưởng bắt đầu giảm dần. Các hormon của tuyến sinh dục tác động làm giảm tiết hormon sinh trưởng STH của tuyến yên. Thường cá đực thành thục sớm hơn cá cái, bắt đầu từ đó cá đực lớn chậm hơn cá cái. - Nội tiết: STH là hormon sinh trưởng do tuyến yên tiết ra, tác động trực tiếp đến quá trình sinh trưởng của cá thể. Thừa STH dẫn tới hiện tượng quá khổ, nếu thiếu dẫn tới còi cọc. 2. Các nhân tố bên ngoài 49
50. - Cơ sở thức ăn: khối lượng, chất lượng, hình dạng, kích thước thức ăn ảnh hưởng tới khả năng tiêu hóa, hấp thu của cá thể => ảnh hưởng đến sinh trưởng. - Nhiệt độ: thức ăn và nhiệt độ là hai nhân tố môi trường có tác dụng quyết định đối với mức độ tăng trưởng thực tế của cá. Ví dụ cá chép con nặng 30-50 gram nuôi thưa với thức ăn đầy đủ ở Trung Âu sau 3 tháng đạt 1500gram, con lớn nhất nặng 2000 gram. Cũng loài cá đó nuôi ở Java thì 3 tháng sau có thể đạt tới 3000 gram (Schaperelaus) - Oxy: yếu tố thủy hóa quan trọng nhất đối với sinh trưởng của cá là lượng oxy hòa tan trong nước. Lượng oxy hòa tan cao, cá sinh trưởng nhanh hơn, trứng cá nở sớm hơn. - Bệnh tật: bệnh tật ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng của cá. Ví dụ trong cùng một ao nuôi, những cá thể nào bị bệnh sẽ nhỏ hơn nhiều so với cá thể khỏe mạnh cùng lứa tuổi. V. Vai trò và sự trao đổi các chất trong cơ thể 1. Trao đổi Protein a. Sự chuyển hoá Protein trong cơ thể Protein trong thức ăn sau khi được tiêu hoá chuyển thành các axit amin, được hấp thụ vào máu. Các axit amin sẽ được chuyển hoá theo các hướng: - Sử dụng để tổng hợp thành Protein đặc trừng của cơ thể để xây dựng mô, tế bào mới, thay thế cho Protein không ngừng bị phân giải, bao gồm cả Protein huyết tương và Hb. - Tham gia tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học cực mạnh như hormon, enzym có bản chất Protein. Ví dụ: Tyroxin HM thyroxin; Xeezin Andrenalin - Chuyển hoá thành Glycogen dự trữ trong gan. - Protein bị oxy hoá giải phóng năng lượng, CO2 và H2O. - Protein đi vào gan chuyển hoá tạo ra ure sau đó đến thận để bài tiết ra ngoài. b. Sự cân bằng Nitơ Được tính bằng lượng Nitơ trong thức ăn lấy vào hằng ngày với lượng Nitơ do cơ thể thải ra (chủ yếu qua nước tiểu). Protein tiêu thụ = (N trong thức ăn lấy vào – N thải ra) x 6.25 - 6,25 là hệ số keldal - N/ (n + n’), Trong đó: N lượng nitơ lấy vào qua thức ăn n: lượng nitơ của thức ăn không được hấp thụ n’: lượng nitơ của Protein cơ thể bị phân giải và bài tiết ra ngoài. - Khi N = n + n, gọi là cân bằng đều, đó là khi cơ thể trưởng thành không tiếp tục tăng trưởng nữa. Lượng Protein cơ thể lấy vào bằng lượng nó tiêu hao. 50
51. - Khi N > n + n’ là cân bằng dương. Lúc này lượng Protein lấy vào cao hơn lượng do cơ thể tiết ra. Protein để xây dựng mô mới và tu bổ các mô cũ trong cơ thể lớn hơn tác dụng phân giải. Gặp ở cơ thể đang trong thời kỳ sinh trưởng, luyện tập thai nghén, khôi phục sức khoẻ sau khi ốm, đói. - Khi N< n + n’ gọi là cân bằng âm, thường gặp ở thời kỳ già cỗi đau ốm, thiếu dinh dưỡng lâu ngày. c. Vai trò của gan Gan có tác dụng khử độc, khi khả năng này bị phá hoại động vật lại được cung cấp thức ăn giàu Protein, lượng Nitơ thải ra theo nước tiểu tăng lên mạnh và động vật sẽ chết (Pavlop). Gan là nơi tổng hợp Protein mới với tốc độ nhanh (Protein huyết tương, Hb). Tác dụng tách gốc amin (- NH2) của axit amin tạo ure, nếu ure không được tạo thành thì NH3 tích trữ trong cơ thể dẫn đến cơ thể bị ngộ độc. 2. Trao đổi Lipit a. Vai trò của lipit trong cơ thể. Lipit là nguồn cung cấp năng lượng lớn cho cơ thể, lipit có thể dự trữ nhiều nhất trong cơ thể. Lipit là dung môi hoà tan các loại vitamin tan trong dầu mỡ: A, D, E, K. Phospholipit là một thành phần quan trọng của tế bào (màng và nguyên sinh chất) nên có liên quan đến tính thẩm thấu của tế bào. Lipit khi bị oxy hoa cung cấp một nguồn năng lượng lớn. Đốt cháy 1gr Lipit giải phóng 9,3 Kcal. b. Sự chuyển hoá lipit trong cơ thể. Lipit sau khi tiêu hoá, hấp thụ vào máu sẽ được chuyển hoá theo các hướng sau: - Tồn tại dưới dạng mỡ, ở các kho dự trữ mỡ, mô mỡ dưới da chiếm 50%, màng bụng, màng ruột 10- 15 %. - Lipit trong cơ thể là thành phần cấu tạo của một số loại hormon. - Lipit ở gan được phân giải thành glyxerin + axitbeo. Khi đó thì Glyxerin → Glycogen → Gluco (khi cần thiết). Axit béo → CO2 + H2O + Q. Thành phần của lipit có trong thức ăn có thể làm thay đổi thành phần lipit của cơ thể cá và động vật. Ví dụ: nếu cá ăn thức ăn tự nhiên thì lipit của cá chủ yếu là axit béo không no, nếu ăn thức ăn tổng hợp có chứa mỡ động vật (lợn, bò) thì tổng hợp nên lipit chứa axit béo no. c. Vai trò của gan trong chuyển hoá Lipit. - Chuyển hoá axit béo bão hoà thành axit béo không bão hoà. - Tạo Phospholipit. - Tạo thể xeton là sản phẩm trung gian chuyển hoá mỡ thành mô cơ để oxy hóa triệt để cung cấp năng lượng. 51
52. - Gan chứa lượng mỡ 3-5 % khối lượng của nó chủ yếu ở dạng phospholipit và glyxerin. Khi người bị bệnh mỡ gan tăng lên chiếm ½ khối lượng. 3. Trao đổi gluxit. a. Vai trò của gluxit Gluxit là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể, đặc biệt là đối với loài cá ăn tạp (cá chép), cá ăn thực vật (trắm cỏ). Đối với các loài cá dữ, thành phần thức ăn chủ yếu của chúng là protein nên enzym tiêu hóa gluxit kém phát triển, gluxit không có ý nghĩa lớn đối với các loài cá này. b. Sự chuyển hoá Gluxit Gluxit sau khi được tiêu hoá và hấp thụ vào máu đều ở dạng monosaccarit, chủ yếu là glucose. Riêng ở động vật ăn cỏ, động vật nhai lại Gluxit được hấp thụ dưới dạng các axitbeo: axit axetic, axit propionic, axit butiric. Các monosaccarit không phải là glucose sau đó đều được chuyển hoá thành đường glucose. Đường glucose được chuyển hoá theo các hướng: - Oxi hóa cung cấp năng lượng - Glucose → glycogen dự trữ ở gan, cơ. Đây là hình thức dư trữ năng lượng của cơ thể. - Glucose → lipit. Lượng đường glucose trong máu ở người và động vật thường biến đổi theo trạng thái hoạt động của cơ thể; nhưng ở cơ thể khỏe mạnh thì dao động đó là không lớn lắm và tương đối ổn định. Ở cá lượng đường có sự thay đổi biến động theo mùa. Ví dụ: ở cá chép dao động 30 – 47mg%; cao nhất vào mùa hè; thấp nhất vào mùa đông. Khi vận động mạnh hàm lượng Gluxit tăng, khi nhịn đói lâu ngày hàm lượng Gluxit giảm. Nếu Gluxit giảm xuống mức quá thấp làm giảm đường huyết gây mê man bất tỉnh. Nếu quá cao thì sẽ có hiện tượng thải đường qua nước tiểu (gây bệnh tiểu đường). 4. Trao đổi muối khoáng a. Vai trò của muối khoáng trong cơ thể. - Muối khoáng là thành phần của thể dịch, duy trì sự cân bằng áp suất thẩm thấu của môi trường trong cơ thể. - K, Na, PO4, SO4 duy trì độ pH của môi trường trong. - Hoạt hoá sự hoạt động của enzym. Ví dụ: HCl Pepsinogen pepsin hoạt động Ca++ Prothrombin thrombin. - Muối khoáng là thành phần của một số enzym. Ví dụ Zn trong enzym cacbohydaza. - Muối khoáng là thành phần cấu trúc cơ thể. Ví dụ: xương, răng b. Nhóm Ca++, P, Mg++ 52