Tài liệu Trao đổi chất và năng lượng ở động vật chuyên đề sinh lí máu

TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT CHUYÊN ĐỀ: SINH LÍ MÁU A. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Chương trình chuyên sinh nói chung và phần Sinh lý động vật nói riêng được thiết kế theo hướng tích hợp chương trình sinh học nâng cao và những nội dung bổ sung được mở rộng đi sâu. Vì vậy, việc dạy và học như thế nào để có hiệu quả là vấn đề then chốt luôn đặt ra đối với các GV dạy chuyên. Phần sinh lý động vật là nội dung khó, bao gồm các quá trình sinh lý phức tạp và có mối quan hệ mật thiết với nhau, trong đó “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” là vấn đề trọng tâm có liên quan đến tất cả các quá trình sinh lý khác như sinh trưởng - phát triển, sinh sản… Sự chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật được thực hiện nhờ hoạt động của các hệ cơ quan có quan hệ mật thiết với nhau trong đó hệ tuần hoàn là hoạt động trung tâm có mối quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp đến tất cả các hệ cơ quan trong cơ thể (hình 1). Hệ tuần hoàn có 2 nội dung chính là máu và tuần hoàn máu, đây là những nội dung cần được nghiên cứu kỹ nhưng trong các tài liệu giáo khoa dành cho HS chuyên chủ yếu quan tâm đến chuyên đề tuần hoàn máu chứ chưa thực sự quan tâm đến chuyên đề về máu. Vì vậy việc nghiên cứu làm rõ hơn và nâng cao các kiến thức về sinh lý máu là rất cần thiết. 2. Mục tiêu - Hệ thống được các KN trong “Sinh lý máu”. - Trình bày được các KN trong “Sinh lý máu”. - Vận dụng các kiến đã học để giải quyết được các câu hỏi và bài tập liên quan đến các KN trong “Sinh lý máu”. - Vận dụng được các kiến thức đã học trong việc phòng chữa các bệnh lien quan đến máu. - Rèn luyện được kĩ năng khai thác hình ảnh, kĩ năng sơ đồ hóa, kĩ năng làm bài tập, kĩ năng vận dụng… 1 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT B. NỘI DUNG I. HỆ THỐNG HÓA CÁC KHÁI NIỆM TRONG CHUYÊN ĐỀ Hệ thống là tập hợp nhiều yếu tố; đơn vị cùng loại hoặc cùng chức năng có quan hệ với nhau chặt chẽ làm thành một thể thống nhất, hệ thống hóa là làm cho lớp sự vật hiện tượng trở nên hệ thống, là biện pháp sắp xếp một cách logic các yếu tố, các nội dung thông tin về các đối tượng, hiện tượng nghiên cứu được chỉnh thể hóa theo một quan điểm nhất định nhờ đó phản ánh được đầy đủ đặc điểm bản chất về đối tượng đó. Hệ thống hóa kiến thức giúp HS chuyển các kiến thức từ tái hiện giáo khoa thành tri thức mang tính hệ thống, chế biến theo một qui trình cá nhân nhận thức phù hợp được chiết xuất từ năng lực của người học. Việc hệ thống hóa kiến thức còn giúp cho HS vừa chiếm lĩnh kiến thức, vừa hình thành phương pháp để đi tới chiếm lĩnh kiến thức cho bản thân, phát triển năng lực tiếp nhận và giải quyết vấn đề, năng lực tự học và thói quen tự học, sáng tạo, giúp cho HS có thể tự học suốt đời. Đây là một trong những yêu cầu căn bản của quá trình dạy học. Việc hệ thống hóa các KN trong “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật” nhằm xác định được hệ thống kiến thức của toàn phần trong mối quan hệ với nhau và xác định được “sinh lý máu” thuộc ở vị trí nào của chương trình, nhờ đó HS dễ dàng hơn trong việc theo dõi hoặc tự ôn luyện kiến thức. Việc hệ thống hóa các KN của “Sinh lý máu” nhằm giúp HS hình dung được các KN sẽ được làm rõ trong chuyên đề với mối quan hệ mật thiết với nhau nhờ đó HS chủ động và thuận lợi hơn trong việc ôn luyện và tự học. Việc hệ thống hóa có thể sử dụng nhiều phương pháp trong đó hiệu quả hơn là sơ đồ hóa, bản đồ tư duy, bản đồ khái niệm (hình 1, hình 2). 2 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Hình 1. Bản đồ khái niệm về “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở động vật” trong mối quan hệ với các quá trình sinh lý khác trong cơ thể động vật 3 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Hình 2. Bản đồ khái niệm về “Máu” II. LÀM RÕ CÁC KHÁI NIỆM Để làm rõ các khái niệm,ngoài việc khai thác triệt để, có hiệu quả nội dung trong các tài liệu giáo khoa dành cho HS chuyên còn cần phải thu nhận và tinh lọc các thông tin bổ sung để làm rõ hơn, mở rộng hơn kiến thức cho HS theo hướng nâng cao và thiết thực. 4 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT 1. Máu và vai trò của máu Máu là một tổ chức liên kết đặc biệt gồm hai phần là huyết tương và các thành phần hữu hình. Huyết tương gồm nước và các chất hoà tan, trong đó chủ yếu là các loại protein, ngoài ra còn có các chất điện giải, chất dinh dưỡng, enzym, hormon, khí và các chất thải. Thành phần hữu hình gồm hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu. Máu lưu thông trong hệ mạch và có các chức năng chính như sau : 1.1. Chức năng vận chuyển - Máu vận chuyển oxy từ phổi đến các tế bào của cơ thể và ngược lại vận chuyển khí carbonic từ tế bào về phổi để được đào thải ra môi trường bên ngoài. - Vận chuyển chất dinh dưỡng từ ống tiêu hoá đến các tế bào và vận chuyển các sản phẩm đào thải từ quá trình chuyển hoá tế bào đến cơ quan đào thải. - Vận chuyển hormon từ tuyến nội tiết đến các tế bào đích. - Ngoài ra máu còn vận chuyển nhiệt ra khỏi tế bào đưa đến hệ thống mạch máu dưới da để thải nhiệt ra môi trường. 1.2. Chức năng bảo vệ - Máu có khả năng bảo vệ cơ thể khỏi bị nhiễm trùng nhờ cơ chế thực bào, ẩm bào và cơ chế miễn dịch dịch thể, miễn dịch tế bào. - Máu cũng có khả năng tham gia vào cơ chế tự cầm máu, tránh mất máu cho cơ thể khi bị tổn thương mạch máu có chảy máu. 1.3. Điều hòa sự ổn định của môi trường trong - Điều hòa thân nhiệt, giữ thân nhiệt ổn định nhờ sự vận chuyển nhiệt và khả năng làm nguội của lượng nước trong máu. - Điều hòa pH, nhờ hệ thống đệm có trong máu. - Hoocmôn (do các tuyến nội tiết tiết vào máu) tham gia điều hòa thể dịch các quá trình sinh lí, như điều hòa áp suất thẩm thấu môi trường trong thông qua điều chỉnh lượng nước và các chất hòa tan bằng hoocmôn aldosteron và ADH. 2. Các thành phần của máu. 2.1. Huyết tương 5 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Máu gồm hai thành phần chính, đó là huyết tương và tế bào máu (hình 3). Hình 3. Thành phần chính của máu Huyết tương là dịch lỏng có màu vàng nhạt, gồm có nước và chất tan. Nước chiếm 92 % tổng lượng huyết tương, còn các chất tan chiếm 8 %. Các chất tan gồm nhiều thành phần (các ion, protein huyết tương…) với vai trò khác nhau (bảng 4). Bảng 1. Thành phần và chức năng của huyết tương HUYẾT TƯƠNG Thành phần Nước (chiếm 92 % tổng lượng huyết tương) Chức năng chính Dung môi cho các chất khác. Các protein huyết tương (chiếm 7 - 9 % khối lượng huyết tương):Cân bằng thẩm thấu, đệm pH, điều hòa Cân bằng thẩm thấu, đệm pH, tính thấm màng. vận chuyển một số chất. - Albumin (chiếm 60 % tổng số protein Vận chuyển một số chất. huyết tương Bảo vệ cơ thể. - Globulin α và β. Tham gia đông máu. - Globulin γ (kháng thể) - Fibrinogen (chiếm 4 % tổng số protein huyết tương). Các ion (cation và anion):Na+, Ca2+, Mg2+ ,K+ ,Cl-, I-, HCO3-, PO4 3-.. Các chất được máu vận chuyển: Chất dinh dưỡng (glucozơ, axit béo, vitamin…), Hoocmôn, Cholesteron, Các sản phẩm thải chuyển hóa, Các khí 6 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT hô hấp (O2 và CO2 ) 2.2. Tế bào máu Tế bào máu (yếu tố hữu hình) gồm hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu (hình 4). Hình 4. Các loại tế bào máu 2.2.1. Hồng cầu a) Hình thái và cấu tạo Hồng cầu (erythrocytes) của người và thú là tế bào mất nhân và ti thể, có hình đĩa lõm hai mặt, đường kính 7,5 μm, chiều dày 1 μm ở trung tâm và 2 μm ở ngoại vi (hình 5). Hình đĩa lõm làm tăng diện tích bề mặt, tăng cường độ khuếch tán của ôxi qua màng. Hình đĩa lõm còn làm hồng cầu trở nên mềm dẻo dễ đi qua các mao mạch nhỏ và khó bị vỡ. Không có nhân và ty thể có tác dụng giảm tiêu thụ ôxi khi vận chuyển. Hình 5. Hồng cầu người nhìn dưới kính hiển vi (a) và phóng to (b) 7 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT ( a) (b) Hồng cầu chim, bò sát, lưỡng cư và cá có hình bầu dục và có nhân. Ở hầu hết các loài động vật có xương sống và nhiều loài động vật không xương sống, trong hồng cầu có chứa sắc tố hô hấp hemôglôbin. Hemôglôbin (Hb) cấu tạo từ globin và hem. Globin là một loại protein được cấu tạo từ 4 chuỗi polipeptit, trong đó có 2 chuỗi α (mỗi chuỗi có 141 axit amin) và 2 chuỗi β (mỗi chuỗi có 146 axit amin). Mỗi chuỗi polypeptit gắn với một nhân hem tạo thành một tiểu đơn vị. Như vậy, một phân tử hemoglobin được tạo thành từ bốn tiểu đơn vị (hình 6). Hì nh 6. Cấu trúc của phân tử hemoglobin Cấu trúc của hem giống nhau ở các loài động vật. Hem được cấu tạo bởi bốn vòng pyrol nối với nhau bằng các cầu nối metyl, ở giữa có nguyên tử sắt hóa trị hai (hình 7). Mỗi nguyên tử sắt có thể tạo liên kết không bền vững với một phân tử O2. Do phân tử hemoglobin có chứa sắt làm cho máu có màu đỏ. Hình 7. Cấu tạo hóa học của hem b) Chức năng 8 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Hồng cầu có chức năng vận chuyển O2 và CO2. Khoảng 98 % O2 là do hồng cầu vận chuyển từ phổi cung cấp cho tế bào, phần còn lại 2 % hòa tan trong huyết tương. Ở động vật vật có xương sống, vận chuyển O2 là nhờ sắc tố hemoglobin (Hb). Dù kích thước nhỏ, nhưng mỗi hồng cầu chứa khoảng 250 triệu phân tử hemoglobin. Một phân tử hemoglobin gắn tối đa với 4 phân tử ôxi, như vậy một hồng cầu có thể vận chuyển được khoảng một tỉ phân tử ô xi. * Sự vận chuyển Oxy của Hb Giống như tất cả các sắc tố hô hấp, Hb gắn với O 2 một cách thuận nghịch, Hb gắn với O2 ở phổi tạo thành HbO2 và khi đến ở mô thì O2 tách ra khỏi Hb cung cấp cho quá trình ôxi hóa ở tế bào. Phản ứng kết hợp và phân li giữa Hb và O 2 có thể viết dưới dạng sau: Hb + O2 HbO2 Sự kết hợp giữa oxy và Hb tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của O2. Khi Po2 tăng lên 100mmHg (ở phổi) thì tỉ lệ HbO2 tạo ra đạt đến 97% ở mức bảo hoà, cho nên ở phổi gần như toàn bộ Hb kết hợp với oxy. Ở mô Po2 giảm còn 40mmHg, phản ứng phân ly theo chiều nghịch xảy ra, O2 được giải phóng để cung cấp cho tế bào. Sự kết hợp giữa Hb và O2 còn phụ thuộc vào pH và nhiệt độ của máu, khi pH nghiêng về kiềm sự kết hợp tăng còn khi nhiệt độ tăng sự kết hợp đó bị giảm. Phản ứng giữa Hb với oxy thường được viết tổng quát như sau: Hb + O2 HbO2 Thực chất là phản ứng Hb kết hợp với 4 phân tử O2 như sau: Hb4 + 4 O2 Hb4O8 Oxy khi liên kết với nguyên tử sắt được gắn một cách lỏng lẻo để tạo thành hợp chất oxyhemoglobin. Mỗi gam Hb có khả năng gắn tối đa là 1,34ml O2, mà trong 100ml máu có khoảng 15g Hb, do đó thể tích O2 ở dạng liên kết là: 1,34ml  15 = 20 ml O2 /100ml máu Như vậy khi áp suất riêng phần của oxy ở mức 100mmHg (ở phổi), số 9 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT lượng O2 kết hợp với Hb là 20ml,còn khi áp suất riêng phần của O2 là 40mmHg (ở mô), số lượng O2 kết hợp là 15ml. Nghĩa là lượng O2 được giải phóng từ 100ml máu khi đến mô là 5ml ( 20 – 15 = 5ml). Trong trường hợp khi hoạt động mạnh cơ thể cần nhiều oxy nên Po2 ở mô giảm còn 15mmHg, vì vậy mà lượng O2 kết hợp với Hb là khoảng 5ml, và như vậy 100ml máu động mạch cung cấp cho mô lượng O2 tăng gấp 3 lần (20 – 5 = 15ml O2). Mặc dù sự phân ly hợp chất HbO2 tăng lên do áp suất riêng phần của O2 giảm nhưng O2 vẫn không đủ cho cơ thể, khi hoạt động mạnh và kéo dài nhu cầu O2 của cơ thể tăng lên 15 lần. Trong trường hợp này nhờ lưu lượng tim tăng lên 5 lần nên nhu cầu O2 cơ thể vẫn được đảm bảo (3  5 = 15 lần). 2). Sự vận chuyển cacbonic của Hb - CO2 kết hợp với H2O trong hồng cầu, phản ứng xảy ra giống như ở huyết tương, có điều lượng CO2 được vận chuyển dưới dạng ion bicacbonát chiếm đến 70% tổng số CO2, tức là khoảng 3ml trong 100ml máu. Phản ứng kết hợp trong giữa hồng CO2 cầu với H2O nhờ một enzyme carbonicanhydrase của hồng cầu xúc tác. Lượng HCO3- trong hồng cầu tăng sẽ thấm huyết tương để vận chuyển về phổi và lúc đó sẽ có một lượng Cl- (do NaCl phân ly) đi vào hồng cầu để lập lại cân bằng điện tích cho hồng cầu. Còn lượng H+ sẽ kết hợp với Hb của 10 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT hồng cầu tạo một acid yếu – acid hemoglobinic (HHb). Acid này là hệ đệm quan trọng của máu để điều hoà độ pH cho máu. - CO2 kết hợp trực tiếp với Hb tạo ra carbohemoglobin (HbCO2). Đây cũng là phản ứng thuận nghịch. Phản ứng xảy ra cũng phụ thuộc vào áp suất riêng phần của CO2. Sự kết hợp xảy ra ở máu mao mạch của mô và phân ly ở mao mạch phổi. Tổng số khí CO2 vận chuyển theo dạng này chiếm khoảng 23%, tức là khoảng 1,5mlCO2 trong 100ml máu. Ngoài ra còn một lượng nhỏ CO2 được vận chuyển dưới dạng kết hợp với protein của huyết tương. 2. Bạch cầu a) Hình thái, cấu tạo và số lượng Bạch cầu là những tế bào không màu, có nhân, có hình dáng và kích thước khác nhau tùy theo từng loại. Bạch cầu không chỉ lưu thông trong máu mà còn có mặt ở nhiều nơi trong cơ thể như bạch huyết, dịch não tủy, hạch bạch huyết.. Bạch cầu có hệ thống enzim rất phong phú (oxidaza, peroxydaza, catalaza, lipaza...) và một số chất diệt khuẩn. Số lượng bạch cầu là khoảng 6.000 – 9.000 bạch cầu /mm3 máu. Số lượng bạch cầu có thể thay đổi, tăng lên khi nhiễm khuẩn, bị bệnh bạch cầu và giảm khi bị lạnh, bị đói, suy nhược tủy xương, nhiễm độc, già yếu... Số lượng bạch cầu của một số động vật là khác nhau. Xác định công thức bạch cầu và số lượng bạch cầu /mm3 máu là cần thiết trong chuẩn đoán bệnh. Ví dụ:- Bạch cầu trung tính tăng hơn 70 % trong các trường hợp nhiễm khuẩn cấp, viêm, nhồi máu cơ tim...và giảm khi suy nhược tủy, nhiễm độc, sốt rét...; Bạch cầu ưa axit tăng trong các bệnh giun sán, dị ứng... và giảm trong sốc, hội chứng Cushing; Bạch cầu ưa kiềm tăng trong các trường hợp viêm mãn tính; Bạch cầu đơn nhân tăng khi bị nhiễm trùng, bệnh bạch cầu và giảm trong một số trường hợp nhiễm độc; Bạch cầu limphô tăng trong nhiễm khuẩn, nhiễm virut... Một số loại bạch cầu như bạch cầu trung tính và đơn nhân bị thu hút bởi một số chất do mô bị viêm hoặc vi khuẩn sinh ra (hóa ứng động). Chúng có thể di 11 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT chuyển theo kiểu amip bằng các chân giả và có thể lách qua kẽ giữa các tế bào lót mao mạch tới nơi tổn thương. b) Các loại bạch cầu và chức năng của bạch cầu Các tế bào bạch cầu và vai trò chính của các loại bạch cầu có thể được tóm tắt theo bản đồ khái niệm (hình 9): 12 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Hình 9. Bản đồ khái niệm “Bạch cầu” Mặc dù có nhiều loại nhưng chức năng chung của bạch cầu là bảo vệ cơ thể chủ yếu qua khả năng thực bào, sản sinh kháng thể và một số chất kháng khuẩn lymphokin. 13 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT 3. Tiểu cầu Tiểu cầu (platelets) là mảnh tế bào chất, không nhân, có màng sinh chất bao bọc, đường kính khoảng 2 – 4 µm. Trên bề mặt màng tiểu cầu có lớp glicoprotein, có tác dụng ngăn cản tiểu cầu dính vào lớp tế bào lót thành mạch máu, nhưng lại dễ dính vào nơi thành mạch tổn thương có sợi colagen lộ ra. Tiểu cầu có yếu tố đông máu và serotonin tham gia vào chống mất máu. Số lượng tiểu cầu: dao động trong khoảng 150.000 – 300.000 tiểu cầu/ mm3 máu. Số lượng tiểu cầu tăng lên khi lao động, khi ăn uống, khi bị chảy máu và giảm trong nhiễm độc, nhiễm xạ, xuất huyết dưới da và niêm mạc, suy tủy. Sản sinh tiểu cầu: Tiểu cầu được tạo ra từ những tế bào có nhân khổng lồ (40 – 100 µm) trong tủy xương. Các tế bào có nhân khổng lồ biệt hóa từ tế bào gốc toàn năng của tủy xương. Các tế bào khổng lồ này hình thành các giả túc, tiếp đó các giả túc này đứt ra tạo thành các tiểu cầu lưu thông trong máu. Mỗi tế bào có nhân khổng lồ có thể tạo ra khoảng 6.000 tiểu cầu. Sự phát triển của tế bào có nhân khổng lồ được điều hòa bởi một số interleukin và thrombopoietin. Tiểu cầu tồn tại khoảng 1 – 2 tuần. Nếu không tham gia vào quá trình đông máu tiểu cầu bị các đại thực bào, gan và lách tiêu hủy. 4. Tế bào gốc và sự thay thế các thành phần tế bào Hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu đều phát triển từ 1 nguồn chung: Các tế bào gốc đa tiềm năng. Các tế bào gốc sinh ra các tế bào máu nằm ở phần tủy đỏ cuả xương, đặc biệt là xương sườn , xương sống, xương ức và xương chậu. Các tế bào gốc biệt hóa thành hai dòng tế bào: Tế bào gốc lymphô và tế bào gốc tủy. Các tế bào gốc lymphô tạo thành lymphô B và limpho T. Các tế bào gốc tủy tạo thành bạch cầu đơn nhân, bạch cầu trung tính, bạch cầu ưa axit và bạch cầu ưa kiềm, ngoài ra còn tạo ra hồng cầu và tiểu cầu (hình 10). 14 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Hình 10. Sơ đồ biệt hóa tế bào máu ở tủy xương Số lượng hồng cầu sản sinh và lưu hành trong máu được kiểm soát chặt chẽ nhằm cung cấp đủ ôxi cho tế bào. Yếu tố chính kiểm soát tốc độ sản sinh hồng cầu là lượng ôxi trong máu. Bất kì một nguyên nhân nào làm giảm lượng ôxi trong máu đều làm tăng quá trình sản sinh hồng cầu và ngược lại, tăng lượng ôxi trong máu cung cấp cho các mô làm giảm quá trình sản sinh hồng cầu. Erythropoietin là hoocmon điều hòa quá trình sản sinh hồng cầu. Khoảng 90% erythropoietin do thận sản xuất, phần còn lại là do gan. Chính vì vậy khi bị bệnh suy thận sẽ ảnh hưởng đến sản sinh hồng cầu. Khi lượng ôxi trong máu đến các mô giảm (Ví dụ: suy tim, bị bệnh hô hấp mạn tính hoặc lên sống ở vùng núi cao, nơi có nồng độ ô xi trong không khí thấp) sẽ kích thích thận sản sinh erythropoietin. Hoocmôn này theo máu đến tủy xương kích thích tủy xương tăng tốc độ sản sinh hồng cầu và tăng giải phóng hồng cầu vào máu (hình 11). 15 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Hình 11. Kiểm soát của erythropoietin trong sản sinh hồng cầu ( Nguồn: L.Sherwood, 2001) Những người thổ dân sống ở độ cao 4000 mét trở lên so với mực nước biển có số lượng hồng cầu cao hơn những người sống độ cao thấp gần với mặt nước biển. Số lượng hồng cầu của những người này là 6 – 8 triệu /mm3 máu. ? Hãy phân biệt hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu băng cách hoàn thiện bảng sau: Hồng cầu Bạch cầu Tiểu cầu Hình dạng kích thước Đặc điểm nhân Nơi sản xuất Chức năng V. Đông máu Máu có vai trò rất quan trọng đối với cơ thể, vì vậy nếu bị mất máu có thể dẫn đến tử vong. Cơ thể có cơ chế chống mất máu, trong đó đông máu đóng vai trò chính trong chống mất máu. Quá trình chống mất máu khi bị thương chảy máu diễn ra theo ba giai đoạn sau: - Mạch máu nơi tổn thương co lại làm hạn chế dòng máu chảy đến. Co mạch máu thực hiện nhờ cơ chế thần kinh dựa trên thông tin đau từ nơi tổn thương và do serotonin giải phóng ra từ các tiểu cầu khi tiểu cầu tiếp xúc với vết thương. - Hình thành nút tiểu cầu: Các tiểu cầu bám dính vào các sợi colagen lộ ra từ thành mạch tổn thương và giải phóng ra chất hóa học làm các tiểu cầu lân cận dính 16 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT với nhau tạo thành một cái nút tạm thời bịt vết thương. Nút tiểu cầu hình thành rất nhanh nhưng lại rất yếu về chịu đựng lực cơ học. - Đông máu: Đông máu là giai đoạn cuối cùng chống mất máu nhưng hiệu quả nhất. Đông máu diễn ra theo một cơ chế rất phức tạp, trong đó có sự tham gia của khoảng 13 yếu tố đông máu. Phần lớn các yếu tố đông máu là do gan sản sinh. Khởi phát của quá trình đông máu là do tiểu cầu và các tế bào bị tổn thương giải phóng ra các yếu tố gây đông máu, đồng thời các yếu tố đông máu trong huyết tương trở nên hoạt hóa khi máu bị tổn thương. Quá trình đông máu là một chuỗi các phản ứng hóa học diễn ra kế tiếp nhau và cuối cùng là hình thành mạng lưới sợi huyết fibrin bao lấy các tế bào máu. Mạng lưới sợi huyết co dần lại tạo thành cục máu đông bịt chặt vết thương. *Cơ chế đông máu: thực hiện theo hai con đường nội sinh và ngoại sinh. Con đường nội sinh: là do các yếu tố đông máu có trong máu thực hiện. Khi máu tiếp xúc cơ học với bề mặt vết thương, tiểu cầu sẽ được hoạt hóa và giải phóng ra yếu tố tiểu cầu. Sự có mặt của yếu tố tiểu cầu khởi đầu cho sự kích hoạt một số yếu tố đông máu khác có trong máu (yếu tố VIII, IX , XI và XII), yếu tố đông máu bị kích hoạt trước sẽ xúc tác cho sự xuất hiện yếu tố sau và yếu tố cuối cùng của con đường nội sinh được tạo ra là trombokinaza hoạt hóa (yếu tố X). Con đường nội sinh thực hiện có sự tham gia của ion canxi (yếu tố IV). Con đường ngoại sinh: Mô tổn thương giải phóng ra yếu tố đông máu có tên là tromboplastin mô (yếu tố III). Sự có mặt của tromboplastin mô khởi đầu cho sự kích hoạt một số yếu tố đông máu khác có trong máu (yếu tố V và VII) và yếu tố cuối cùng của con đường ngoại sinh cũng là trombokinaza. Con đường ngoại sinh thực hiện có sự tham gia của ion canxi. Hai con đường đông máu nói trên hợp nhất lại thành một con đường chung kể từ trombokinaza (yếu tố X) để hoàn thành nốt quá trình đông máu. Khi trombokinaza hoạt hóa phối hợp với một số yếu tố khác xúc tác phản ứng biến đổi protrombin thành trombin. Tiếp đó, trombin xúc tác phản ứng biến đổi fibrinogen (yếu tố I) thành fibrin. Các sợi fibrin đan thành mạng lưới, giữ tế bào máu ở các mắt lưới và co lại tạo thành cục máu đông (hình 11), đồng thời đẩy chất 17 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT dịch có màu hơi vàng, trong suốt ra khỏi cục máu đông, dịch này gọi là huyết thanh. Như vậy huyết thanh chính là huyết tương mất đi các yếu tố đông máu. Hình 11. Đông máu Bảng 2. Các yếu tố đông máu. Danh pháp QT Tên thông thường Yếu tô I Fibrinogen Yếu tô II Protrombin Yếu tô III Tromboplastin mô Yếu tô IV Ion canxi Yếu tô V Proaccelerin (yếu tố không bền) Không có (Trước đây dạng hoạt hóa của yếu tố VI proaccelerin được coi là yếu tố VI) Yếu tô VII Proconvertin (yếu tố bền vũng) Yếu tô VIII Antihemophilia A Yếu tô IX Antihemophilia B (yếu tố Christmass) Yếu tô X Thrombokinaza (yếu tố Stuart-Prower) Yếu tô XI Antihemophilia C Yếu tô XII Hegeman Yếu tô XIII Yếu tố ổn định fibrin Yếu tô PF Yếu tô tiểu cầu Nguồn gốc Gan Gan Mô tổn thương Xương Gan Gan Gan Gan Gan Gan Gan, tiểu cầu Huyếttương, tiểu cầu Tiểu cầu VI. Nhóm máu và truyền máu 18 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Năm 1901, Landsteiner là người đầu tiên phát hiện ra sự có mặt của kháng nguyên trên màng hồng cầu và kháng thể trong huyết tương. Kháng thể của người này có thể làm ngưng kết hồng cầu của người khác và ngược lại. Đến nay đã tìm ra được rất nhiều kháng nguyên. Dựa trên sự có mặt của kháng nguyên trên bề mặt hồng cầu người ta phân chia thành các hệ thống nhóm máu AOB, Rh, Duffy, Kidd, Lewis, Kell, P, MNSs... Trong số này hệ thống nhóm máu AOB và Rh được quan tâm nhiều hơn cả vì chúng đóng vai trò quan trọng trong truyền máu. 1. Hệ thống nhóm máu AOB Trên màng hồng cầu có kháng nguyên A, kháng nguyên B, còn trong huyết tương có kháng thể α (chống A), kháng thể β (chống B). Kháng thể α làm ngưng kết hồng cầu mang kháng nguyên A, còn kháng thể β làm ngưng kết hồng cầu mang kháng nguyên B. Do kháng thể làm ngưng kết hồng cầu mang kháng nguyên tương ứng cho nên người ta gọi kháng thể là ngưng kết tố, còn kháng nguyên là ngưng kết nguyên. Do cơ thể dung nạp kháng nguyên của bản thân, nên trong huyết tương không bao giờ có kháng thể chống lại kháng nguyên có trên bề mặt hồng cầu của chính cơ thể đó. Dựa trên sự có mặt của ngưng kết nguyên có trên màng hồng cầu và ngưng kết tố có trong huyết tương, người ta phân chia hệ thống nhóm máu AOB thành 4 nhóm: Nhóm O, nhóm A, nhóm B và nhóm AB. Kí hiệu nhóm máu dựa trên sự có mặt của ngưng kết nguyên trên màng hồng cầu. Người có nhóm máu O không có ngưng kết nguyên trên bề mặt hồng cầu và có ngưng kết tố α và β trong huyết tương. Người có nhóm máu A có ngưng kết nguyên A trên bề mặt hồng cầu và có ngưng kết tố β trong huyết tương. Người có nhóm máu B có ngưng kết nguyên B trên bề mặt hồng cầu và có ngưng kết tố α trong huyết tương. Người có nhóm máu AB có ngưng kết nguyên A và B trên bề mặt hồng cầu và không có ngưng kết tố α và β trong huyết tương. 19 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở ĐỘNG VẬT Sự phân bố ngưng kết nguyên và ngưng kết tố trong hệ thống nhóm máu AOB như sau (bảng 10): Bảng 10. Các nhóm máu hệ AOB Nhóm máu Ngưng kết nguyên Ngưng kết tố O A B AB Không có Nhóm A lại có thể được chia thành hai phân nhóm A 1 và A2. Vì vậy số lượng nhóm máu có thể được chia thành 6 nhóm: O, A 1, A2, B, A1B và A2B. Trong thực tế, truyền máu có thể gây tai biến khi nhầm tưởng nhóm máu A 2 là nhóm máu O hoặc nhầm tưởng nhóm máu A2B là nhóm B. 2. Truyền máu 20