BÀI 10: TUẦN HOÀN Ở ĐỘNG VẬT
A. LÍ THUYẾT
I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ VẬN CHUYỂN
Ở động vật đơn bào và đa bào cấp thấp: Không có hệ tuần hoàn, trao đổi chất trực tiếp qua màng tế bào hoặc bề mặt cơ thể.
Ở động vật bậc cao: Có hệ tuần hoàn.
Hệ tuần hoàn ở động vật gồm các bộ phận:
- Dịch tuần hoàn: máu hoặc hỗn hợp máu – dịch mô.
➢ Máu: + Huyết cầu (Hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu)
+ Huyết tương (Fibrinogen và huyết thanh)
- Tim: là cơ quan đẩy máu và hút máu, tạo động lực cho quá trình lưu thông máu trong hệ mạch.
- Hệ thống mạch máu: động mạch, tĩnh mạch, mao mạch.
II. CÁC DẠNG HỆ TUẦN HOÀN
Gồm 2 loại: Hệ tuần hoàn (HTH) hở và HTH kín (HTH đơn và HTH kép).
1. HTH hở - HTH kín
| Điểm phân biệt | Hệ tuần hoàn hở | Hệ tuần hoàn kín |
|---|---|---|
| Đại diện | Có ở đa số động vật thân mềm và chân khớp. | - Có ở mực ống, bạch tuộc, giun đốt, chân đầu và động vật có xương sống. - Hệ tuần hoàn kín gồm: hệ tuần hoàn đơn (cá) hoặc hệ tuần hoàn kép (động vật có phổi). |
| Cấu tạo của hệ mạch | Thiếu mao mạch. | Đầy đủ. |
| Đường đi của máu | Máu từ tim → động mạch → khoang cơ thể (máu được trộn lẫn với dịch mô tạo thành hỗn hợp máu - dịch mô) → Máu tiếp xúc và trao đổi chất trực tiếp với các tế bào → trở về tim. | - Máu được tim bơm đi lưu thông liên tục trong mạch kín. - Máu từ tim → động mạch → mao mạch (máu trao đổi chất với tế bào qua thành mao mạch) → tĩnh mạch → về tim. |
| Vận tốc máu | Tốc độ máu chảy chậm (vì một phần máu tràn vào khoang cơ thể). | Tốc độ máu chảy nhanh. |
| Áp lực máu | Máu chảy trong động mạch dưới áp lực thấp. | Máu chảy trong động mạch dưới áp lực cao hoặc trung bình. |
2. HTH kín: HTH đơn – HTH kép
| Đặc điểm | Hệ tuần hoàn đơn | Hệ tuần hoàn kép |
|---|---|---|
| Đại diện | Cá xương, cá sụn. | Động vật có phổi: Lưỡng cư, bò sát, chim, thú. |
| Cấu tạo tim | 2 ngăn (1 tâm thất, 1 tâm nhĩ) đều có máu nghèo \(O_2\). | - Lưỡng cư: tim 3 ngăn (2 tâm nhĩ, 1 tâm thất). - Bò sát (trừ cá sấu): tim 3 ngăn (2 tâm nhĩ, 1 tâm thất). - Chim, thú: tim 4 ngăn (2 tâm nhĩ, 2 tâm thất). |
| Số lượng vòng tuần hoàn | 1 vòng. | 2 vòng. |
| Đường đi của máu | - Máu từ tâm thất nghèo \(O_2\) → Động mạch mang → Mao mạch mang (trao đổi khí) → Động mạch lưng (giàu \(O_2\)) → Mao mạch ở cơ quan → Tĩnh mạch chủ (nghèo \(O_2\)) → Tâm nhĩ. - Hệ tuần hoàn của cá gọi là hệ tuần hoàn đơn vì chỉ có 1 vòng tuần hoàn. |
• Vòng tuần hoàn lớn: Máu giàu \(O_2\) từ tim → động mạch chủ và các động mạch nhỏ hơn → mao mạch ở các cơ quan (thực hiện trao đổi khí và chất) → máu giàu \(CO_2\) đi theo tĩnh mạch → tim. • Vòng tuần hoàn nhỏ: Máu giàu \(CO_2\) từ tim → phổi (trao đổi khí và trở thành máu giàu \(O_2\)) → tim. - Hệ tuần hoàn của thú được gọi là hệ tuần hoàn kép vì có hai vòng tuần hoàn lớn và nhỏ. |
| Chất lượng máu đi nuôi cơ thể | Máu giàu \(O_2\), tốc độ vận chuyển máu trung bình. | • Lưỡng cư: máu pha. • Bò sát: máu pha (ít pha hơn so với lưỡng cư). • Chim, thú: máu giàu \(O_2\). • Tốc độ vận chuyển máu cao. |
a) Đường đi của máu trong hệ tuần hoàn đơn:
Máu đi một vòng từ tâm thất vào động mạch → mao mạch mang, tại đây thực hiện trao đổi khí (\(CO_2\) được khuếch tán từ máu vào mang và đào thải ra ngoài; ngược lại, \(O_2\) từ mang khuếch tán vào máu) máu từ đỏ thẫm (giàu \(CO_2\)) trở thành máu đỏ tươi (giàu \(O_2\)) → động mạch lưng → mao mạch ở các cơ quan → tĩnh mạch → tâm nhĩ.
b) Đường đi của máu trong hệ tuần hoàn kép:
• Vòng tuần hoàn nhỏ là vòng tuần hoàn đi qua phổi; làm nhiệm vụ đổi máu, đào thải khí \(CO_2\), hấp thu khí \(O_2\). Vòng này bắt đầu từ tâm thất phải, máu đi theo động mạch phổi tới mạng lưới mao mạch dày đặc quanh các phế nang. Ở đây, khí \(CO_2\) được khuếch tán từ máu vào phế nang và đào thải ra ngoài. Ngược lại, \(O_2\) từ phế nang khuếch tán vào máu, làm máu trở thành đỏ tươi. Dòng máu từ các mao mạch phế nang được gom vào tĩnh mạch phổi để đổ vào tâm nhĩ trái.
• Vòng tuần hoàn lớn là vòng tuần hoàn chung; có nhiệm vụ cung cấp máu cho toàn cơ thể. Đó là vòng tuần hoàn làm nhiệm vụ dinh dưỡng. Vòng này bắt đầu từ tâm thất trái, máu từ đó đi theo động mạch chủ rồi tỏa ra động mạch vừa và các động mạch nhỏ, cuối cùng tới mạng lưới mao mạch trong các cơ quan. Tại các cơ quan diễn ra quá trình trao đổi chất giữa máu và mô, máu dần dần có nhiều \(CO_2\), chuyển từ đỏ tươi thành đỏ thẫm, rồi theo các tĩnh mạch nhỏ đổ vào tĩnh mạch chủ trên và tĩnh mạch chủ dưới để trở về tâm nhĩ phải.
* Tiến hóa của hệ tuần hoàn:
- Ở các động vật đơn bào và đa bào bậc thấp có cơ thể nhỏ, hẹp: không có hệ tuần hoàn, trao đổi chất trực tiếp qua bề mặt cơ thể hoặc màng tế bào.
- Ở các động vật đa bào bậc cao kích thước cơ thể lớn, do trao đổi chất trực tiếp qua bề mặt cơ thể không đáp ứng được nhu cầu cơ thể: hình thành hệ tuần hoàn:
+ Động vật đa bào có kích thước cơ thể nhỏ (chân khớp, thân mềm…): hệ tuần hoàn hở, dịch tuần hoàn lưu thông dưới một áp lực thấp, chảy chậm và tiếp xúc trực tiếp với các tế bào.
+ Động vật đa bào có kích thước cơ thể lớn (động vật có xương sống): hệ tuần hoàn kín, máu được lưu thông liên tục trong mạch kín (máu không tiếp xúc trực tiếp với các tế bào) dưới áp lực cao và chảy nhanh nên các bộ phận ở xa vẫn nhận đủ máu.
- Ở các động vật có xương sống, cấu tạo tim thay đổi theo hướng:
• Tim 2 ngăn với 1 vòng tuần hoàn (cá).
• Tim 3 ngăn với 2 vòng tuần hoàn (lưỡng cư).
• Tim 3 ngăn và 1 vách ngăn chưa hoàn chỉnh với 2 vòng tuần hoàn (bò sát, trừ cá sấu có tim 4 ngăn).
• Tim 4 ngăn hoàn chỉnh với 2 vòng tuần hoàn (chim và thú).
III. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA TIM
1. Cấu tạo của tim:
- Tim người và thú là một khối cơ rỗng được bao bọc bởi xoang bao tim, trong màng có một ít dịch giúp giảm ma sát khi tim co bóp.
- Có hệ thống các mao mạch cung cấp oxygen và các chất dinh dưỡng đến nuôi các tế bào cơ tim là động mạch vành (động mạch vành trái và động mạch vành phải), chạy trên bề mặt tim.
- Tim chia làm hai nửa (nửa phải và nửa trái).
+ Nửa trái: gồm tâm nhĩ trái và tâm thất trái. Giữa nhĩ trái và tâm thất trái có van nhĩ thất (van 2 lá), giữa tâm thất trái và động mạch chủ có van động mạch chủ (van 3 lá) / van bán nguyệt / van tổ chim.
+ Nửa phải: gồm tâm nhĩ phải và tâm thất phải. Giữa nhĩ phải và tâm thất phải có van nhĩ thất (van 3 lá), giữa tâm thất phải và động mạch phổi có van động mạch phổi (van 3 lá).
- Thành tim được cấu tạo từ các tế bào cơ tim. Trong đó, thành tâm nhĩ mỏng hơn thành tâm thất (vì nhiệm vụ chủ yếu của nó là thu nhận máu và co bóp để đẩy máu xuống tâm thất, còn tâm thất có nhiệm vụ tống máu đi vào phổi và đi nuôi cơ thể), thành tâm thất trái dày hơn thành tâm thất phải (vì áp lực cần thiết để tống máu chảy trong vòng tuần hoàn nhỏ đi qua phổi nhỏ hơn rất nhiều so với áp lực tống máu vào vòng tuần hoàn lớn đi khắp cơ thể).
- Một số tế bào cơ tim biệt hóa thành hệ dẫn truyền tim, bao gồm nút xoang nhĩ, nút nhĩ thất, bó His và mạng lưới Purkinje.
2. Hoạt động của tim:
a) Tính tự động của tim:
- Tim có khả năng co giãn tự động theo chu kì là do hoạt động tự động của hệ dẫn truyền tim:
+ Nút xoang nhĩ (nằm ở tâm nhĩ phải): tự động phát nhịp và xung được truyền từ tâm nhĩ tới hai tâm nhĩ theo chiều từ trên xuống dưới làm tâm nhĩ co và đến nút nhĩ thất.
+ Nút nhĩ thất nằm giữa tâm nhĩ và tâm thất, tiếp nhận xung từ nút xoang nhĩ.
+ Bó His và mạng lưới Purkinje: dẫn truyền xung thần kinh theo chiều từ dưới lên.
- Hoạt động của hệ dẫn truyền tim: Nút xoang nhĩ tự phát xung điện → Lan ra khắp cơ tâm nhĩ → Tâm nhĩ co → Lan truyền đến nút nhĩ thất → Bó His → Mạng lưới Purkinje → Lan khắp cơ tâm thất → Tâm thất co.
b) Chu kì hoạt động của tim:
- Bắt đầu từ pha co tâm nhĩ → pha co tâm thất → pha giãn chung
- Ở người, mỗi chu kì tim người gồm 3 pha kéo dài 0,8 giây (Pha co tâm nhĩ 0,1s; Pha co tâm thất 0,3s; Pha dãn chung 0,4s) -> Nhịp tim người trưởng thành = \(60 : 0,8 = 75\) lần/phút.
+ Pha co tâm nhĩ: Nút xoang nhĩ lan truyền xung điện tới hai tâm nhĩ → hai tâm nhĩ co → van động mạch (van bán nguyệt/ van tổ chim) đóng lại → thể tích tâm nhĩ giảm, áp lực tâm nhĩ tăng → van nhĩ thất mở → dồn máu từ hai tâm nhĩ xuống hai tâm thất.
+ Pha co tâm thất: Nút xoang nhĩ lan truyền xung điện tới nút nhĩ thất, bó His và mạng lưới Purkinje → Hai tâm thất co, van nhĩ thất đóng lại → Áp lực trong tâm thất tăng lên → Van động mạch mở → Máu đi từ tim vào động mạch.
+ Pha giãn chung: Tâm thất và tâm nhĩ cùng giãn, van nhĩ thất mở, van bán nguyệt đóng → Máu từ tĩnh mạch chảy về tâm nhĩ, máu từ tâm nhĩ dồn xuống tâm thất.
- Các van tim có vai trò điều hướng dòng chảy của máu ra – vào tim theo nguyên tắc một chiều.
- Nhịp tim khác nhau theo từng giai đoạn phát triển của động vật, động vật có kích thước càng lớn thì nhịp tim cơ thể càng giảm và ngược lại.
IV. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ MẠCH
1. Cấu tạo của hệ mạch:
Có 3 loại mạch máu là: động mạch, tĩnh mạch và mao mạch.
* Động mạch:
- Thành có 3 lớp (mô liên kết, cơ trơn, nội mạc), lớp mô liên kết và lớp cơ trơn dày hơn của tĩnh mạch.
- Lòng hẹp hơn của tĩnh mạch.
- Từ động mạch chủ / động mạch phổi → động mạch nhỏ dần → tiểu động mạch.
- Dẫn máu từ tim đến cơ quan.
* Tĩnh mạch:
- Thành có 3 lớp (mô liên kết, cơ trơn, nội mạc), lớp mô liên kết và lớp cơ trơn mỏng hơn của động mạch.
- Lòng rộng hơn của động mạch.
- Từ động tiểu tĩnh mạch → tiểu tĩnh mạch lớn dần → tĩnh mạch chủ / tĩnh mạch phổi.
- Dẫn máu từ cơ quan về tim.
* Mao mạch:
- Nhỏ và phân nhánh nhiều. Thành mỏng, chỉ gồm một lớp biểu bì, giữa các tế bào có vi lỗ (lỗ lọc).
- Lòng hẹp.
- Dẫn máu từ động mạch sang tĩnh mạch.
2. Hoạt động của hệ mạch:
a. Về tổng diện tích mặt cắt ngang: Tổng diện tích mặt cắt ngang lớn nhất ở mao mạch, nhỏ hơn ở động mạch và tĩnh mạch.
b. Về huyết áp:
- Huyết áp là áp lực của máu tác động lên thành mạch.
- Huyết áp cao nhất ở động mạch lớn, giảm dần ở các động mạch nhỏ, mao mạch và thấp nhất ở tĩnh mạch (vì lực đẩy của tim giảm và do ma sát trong mạch máu).
- Huyết áp có 2 trị số:
+ Huyết áp tối đa (huyết áp tâm thu): ứng với lúc tim co (trung bình 120 mmHg).
+ Huyết áp tối thiểu (huyết áp tâm trương): ứng với lúc tim giãn (trung bình 80 mmHg).
* Tất cả các tác nhân làm thay đổi lực co tim, nhịp tim, khối lượng máu, độ quánh của máu, sự đàn hồi của mạch máu đều có thể thay đổi huyết áp:
+ Tim đập nhanh → huyết áp tăng và ngược lại.
+ Thể tích của máu tăng → huyết áp tăng và ngược lại.
+ Mạch máu kém đàn hồi (người già) → huyết áp tăng và ngược lại.
+ Độ quánh của máu cao (nhiều cholesterol làm cản trở dòng máu) → huyết áp tăng và ngược lại.
c) Về vận tốc máu:
- Vận tốc máu cao ở động mạch lớn, giảm dần ở động mạch nhỏ, thấp nhất ở mao mạch rồi tăng dần từ tĩnh mạch nhỏ đến tĩnh mạch lớn.
- Vận tốc máu phụ thuộc vào tiết diện mạch và chênh lệch huyết áp giữa các đoạn mạch.
+ Tiết diện nhỏ và chênh lệch huyết áp lớn → máu chảy nhanh (và ngược lại).
+ Máu chảy nhanh nhất trong động mạch (để kịp cung cấp máu cho cơ thể) và chảy chậm nhất trong các mao mạch (để đảm bảo cho sự trao đổi chất giữa máu và tế bào).
d. Sự trao đổi chất giữa máu với các tế bào:
- Mao mạch là nơi diễn ra quá trình trao đổi chất giữa máu với các mô, tế bào.
+ Các chất dinh dưỡng và \(O_2\) từ máu → tế bào.
+ Sản phẩm của quá trình chuyển hoá ở tế bào → máu qua thành mao mạch.
V. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG TIM MẠCH
- Hoạt động của tim mạch được điều hòa bởi cơ chế thần kinh và cơ chế thể dịch.
+ Cơ chế thần kinh được thực hiện theo nguyên tắc phản xạ.
+ Cơ chế thể dịch được thực hiện nhờ các hormone của tuyến nội tiết.
- Xung động thần kinh từ các thụ thể áp lực hoặc hóa học ở cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh → các sợi thần kinh cảm giác về trung khu điều hòa tim mạch ở hành não → xung thần kinh từ hành não theo dây thần kinh giao cảm hoặc đối giao cảm → tim mạch hoặc tuyến nội tiết để điều hòa hoạt động tim mạch như: điều chỉnh huyết áp, vận tốc máu,...
- Dây giao cảm (tăng nhịp tim, co mạch...), dây đối giao cảm (giảm nhịp tim, dãn mạch...).
- Ngoài ra, tuyến trên thận còn tiết hormone adrenaline và noradrenaline làm tim đập nhanh, gây co mạch.
VI. BẢO VỆ SỨC KHỎE HỆ TUẦN HOÀN
1. Vai trò của thể dục, thể thao đối với hệ tuần hoàn
- Tăng kích thước tế bào cơ tim, tăng khối lượng cơ tim, thành tim phát triển dày lên.
- Tăng thể tích buồng tim, do đó, tăng thể tích tâm thu và lưu lượng tim.
- Giảm nhịp tim nhưng vẫn đảm bảo khả năng cung cấp máu cho cơ thể.
- Vai trò của thể dục, thể thao đối với mạch máu:
- Tăng tính đàn hồi, tăng lưu lượng máu.
- Tăng mao mạch ở cơ và xương, do đó, tăng khả năng điều chỉnh huyết áp.
- Tăng thể tích máu, tăng số lượng hồng cầu và hàm lượng hemoglobin, do đó, tăng khả năng vận chuyển \(O_2\).
2. Tác hại của rượu, bia
- Làm tổn thương tế bào; gây độc cho các cơ quan và mô dẫn đến các bệnh mãn tính.
- Ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh trung ương, làm rối loạn phối hợp động tác, giảm sự tỉnh táo, rối loạn nhận biết, ý thức và ảnh hưởng đến hành vi, gây nghiện;...
- Rượu, bia là nguyên nhân của nhiều loại bệnh tật khác nhau như: rối loạn tâm - thần kinh, ung thư, tổn thương gan, xơ gan, suy giảm miễn dịch, đái tháo đường,...
- Ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của tim, đột quỵ; làm tăng huyết áp,…
3. Bệnh về hệ tuần hoàn
- Tim mạch (bệnh lí van tim, xơ cứng động mạch, rối loạn nhịp tim,...)
- Bệnh về máu (thiếu máu, bệnh bạch cầu,...).
- Các bệnh tim mạch thường gặp:
+ Bệnh mạch vành: Xảy ra khi động mạch cung cấp máu cho tim bị hẹp hoặc tắc nghẽn, có thể dẫn đến nhồi máu cơ tim.
+ Tăng huyết áp: Áp lực máu trong động mạch tăng cao kéo dài, gây tổn thương tim và mạch máu.
+ Suy tim: Tim không còn khả năng bơm đủ máu để đáp ứng nhu cầu của cơ thể.
+ Rối loạn nhịp tim: Tim đập quá nhanh, quá chậm hoặc không đều.
+ Bệnh van tim: Các van tim không đóng mở tốt, bao gồm hẹp van và hở van.
+ Tai biến mạch máu não (Đột quỵ): Xảy ra khi mạch máu não bị tắc nghẽn hoặc vỡ, gây tổn thương não.
+ Bệnh động mạch ngoại biên: Mạch máu ở chân bị hẹp hoặc tắc nghẽn.
+ Bệnh tim bẩm sinh: Các dị tật về cấu trúc tim có từ khi sinh ra.
