Chủ đề 5: Điều hòa áp suất thẩm thấu, trao đổi muối và nước của thủy sinh vật - Nguyễn Đình Huy

Nội dung text: Chủ đề 5: Điều hòa áp suất thẩm thấu, trao đổi muối và nước của thủy sinh vật - Nguyễn Đình Huy

1. Chủ đề 5: Điều hòa áp suất thẩm thấu, trao đổi muối và nước của thủy sinh vật GVHD: NGUYỄN ĐÌNH HUY NTH: FOUR
2. Lời nói đầu:  Nước là MT sống của tất cả TSV. Để tồn tại và phát triển được TSV buộc phải thích nghi với điều kiện môi trường như độ mặn, hàm lượng Ion, áp suất thẩm thấu
3. Nội dung chính: I> Bảo vệ khỏi bị khô hạn 1. Tránh sự khô hạn 2. Thích ứng với sự giảm thoát nước 3. Mức độ sống sót trong điều kiện khô hạn II> Môi trường thẩm thấu 1. Môi trường thẩm thấu 2. Sự đẳng trương nội bào 3. Điều hòa áp suất thẩm thấu III> Sự trao đổi muối và ion 1. Trao đổi bị động 2. Trao đổi chủ động 3. Tính ổn định của TSV đối với sự thay đổi hàm lượng muối
4. I> Bảo vệ khỏi bị khô hạn và sự sống sót trong điều kiện khô hạn. 1. Tránh sự khô hạn: Khi gặp điều kiện khô hạn hoặc cảm nhận được sự khô hạn thủy sinh vật có những thích nghi khác nhau:  Di chuyển  Dự trữ nước
5. Phim 3D này do hãng phim Kyodo của Nhật thực hiện, sẽ phát qua NHK vào lúc 21h ngày 25/6 tới (theo giờ Hà Nội)
6. 2. Thích ứng với sự giảm thoát nước:  Thời gian chịu đựng khô hạn của sinh vật phụ thuộc vào sự hoàn thiện khả năng giữ ẩm và tập tính chống lại sự mất nước tối thiểu do mất nước của TSV.  Thủy sinh vật tạo cho mình những màng ,bào nang dày, tầng epicuticun, có nắp miệng làm giảm thoát nước tới mức tối thiểu.  Giảm hàm lượng muối trong hemolimph của TSV (vd: Pulmonata planorbis, )
7. 1. Tầng mặt; 2. Tầng ngoài; Tầng trong; 4. TB mô bì cơ; 5. TB tuyến đơn bào; 6. Lớp không Canxi; 7. Lớp canxi; 8. Lớp sắc tố; 9. Procuticun Tầng mặt (epicuticun): Là một lớp mỏng, có bản chất là lipoprotein, ngăn cản sự trao nước.
8. 3. Mức độ sống sót trong điều kiện khô hạn: Trong TB nước tồn tại ở dạng tự do và liên kết (trong màng hidrat). Số lượng nước liên kết có quan hệ chặt chẽ với hàm lượng protein trong cơ thể nên nó xác định mức độ sống sót của TSV trong điều kiện khô hạn. Tùy theo loài mà có khả năng chịu đươc mức độ mất nước khác nhau.  Vd loài Đỉa Herpobdella octoculata và H. testacea bị chết khi lượng nước mất 7-11%  Loài H. lineata tạm thời chịu được 20-22%
9.  Một số loài thích nghi với sự mất nước bằng kiểu sống tiềm sinh (Protozoa, Rotatoria, Giun tròn, Ấu trùng côn trùng) Hình ảnh
10. II> MT thẩm thấu 2.1 MT thẩm thấu và mối quan hệ với TSV:  Vai trò của muối: tạo nên cấu trúc cơ thể, tham gia vào thành phần của dịch TB, dịch xoang cơ thể, nhằm tạo ra MT trong duy trì sự ổn định của các PƯ sinh hóa và TDC. Đảm bảo cho sinh vật chống lại những biến đổi của áp suất thẩm thấu gây ra do môi trường ngoài.  Hàm lượng muối trong cơ thể sinh vật và MT luôn có sự khác biệt. => Thực hiện 2 phương thức: - Hàm lượng và thành phần muối phải giống hay biến đổi theo MT nước. - Thích nghi duy trì ổn định chống sự nhiễu loạn của MT.
11. Mối quan hệ với sinh vật:  Để chỉ mối quan hệ giữa cơ thể với môi trường người ta đưa ra các khái niệm: - Quan hệ thẩm thấu tương đương. - Quan hệ thẩm thấu ưu trương. - Quan hệ thẩm thấu nhược trương.
12. Từ mối quan hệ giữa SV với MT => 3 dạng: - Sinh vật biến thẩm thấu. - Sinh vật đồng thẩm thấu. - Sinh vật giả đồng thẩm thấu. Do sự khác biệt về áp suất thẩm thấu giữa cơ thể và MT nên độ muối trở thành giới hạn sinh học đối với sự phân bố của TSV trong môi trường nước.
13. 2.2. Sự đẳng trương nội bào:  Ở sinh vật đơn bào hay đa bào không có môi trường trong (nội môi) áp suất thẩm thấu trong tế bào chất cân bằng với áp suất thẩm thấu của môi trường xung quanh và gradient thẩm thấu không có.  Độ thẩm thấu của TBC được điều chỉnh nhờ 2 cách: - Thay đổi hàm lượng các chất hữu cơ trong tế bào chất. - Thay đổi hàm lượng các ion vô cơ trong tế bào chất. Lưu ý: chỉ thay đổi trong giới hạn nhất định
14. Khi hàm lượng muối và ion cao => Sự hoạt hóa men Glutamatdehydrogenasa => Hình thành Glutamic và các aa khác => Áp suất thẩm thấu được nâng lên Vd: khi muối của nước tăng từ 4 đến 35 tính thẩm thấu ở Mytilus tăng đến 75% (nhờ vào sự tăng lên của hàm lượng các sp của sự trao đổi Nito)
15.  Khả năng hấp thụ hay đào thải Ion chống lại gradien thẩm thấu là nét đặc trưng của mọi tb.  Sự vận chuyển tích cực Ion qua màng + Đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính đẳng trương của nội bào + Được kiểm soát bởi các men và phải tiêu tốn ATP.  Khi nồng độ muối của môi trường biến đổi mạnh thì cơ chế đẳng trương phải có một thời gian để thích nghi  Điều kiện môi trường ưu trương tb giảm thể tích và ngược lại
16. 2.3 Điều hòa áp suất thẩm thấu a. Thủy sinh vật ở nước ngọt Nguy cơ:  Nước xâm nhập vào cơ thể (qua mang, da , bề mặt)  Mất muối các chất hòa tan qua mang, nước tiểu, da. Giải pháp:  Hấp thụ chủ động các Ion từ ngoài qua mang, da.  Hấp thụ muối khoáng tại ruột.  Tăng bài tiết nước tiểu nhiều và nhạt
17. Thoát nước qua bề Ion vào với Tái hấp thụ ion mặt cơ thể thức ăn qua thận Thải ion ở cơ THỦY SINH VẬT quan ngoài thận Hấp thụ ion qua bề Ion ra với chất Thải ion theo mặt cơ thể tiết nước tiểu
18. b. Thủy sinh vật ở nước mặn Nguy cơ:  Mất nước (qua mang, da , bề mặt)  Muối, các chất hòa tan khuếch tán vào cơ thể qua mang, da. Giải pháp:  Uống nước và hấp thu lại nước.  Tăng bài tiết muối và Ion qua thận và mang  Bài tiết nước tiểu nồng độ muối cao
19. Hấp thụ nước qua Ion vào với Tháo nước theo bề mặt cơ thể thức ăn nước tiểu THỦY SINH VẬT Hấp thụ ion qua bề mặt cơ thể Tháo ion qua bề Ion ra với Tái hấp thụ ion mặt cơ thể chất tiết qua bề mặt
20. c. Điều hòa áp suất thẩm thấu của loài di cư Ở những loài TSV có tập tính di cư lúc thì sống trong nước ngọt lúc thì sống trong nước biển, áp suất thẩm thấu của máu thay đổi tương đối nhỏ. Vd: ∆t của Anguilla anguilla khi ở biển là 0.69-0.75°C còn trong nước ngọt là 0.61-0.62°C. ∆t của máu cá hồi khi ở biển là 0.76°C còn khi trong nước ngọt là 0.67°C. Ở những loài di cư hệ thống vận chuyển ion mang tính 2 chiều. Khi ở biển chúng thải Na+ ra ngoài còn ở nước ngọt lại lấy Na+ vào cơ thể.
21. 4 Sự trao đổi muối và ion: 4.1 Trao đổi bị động (khuếch tán):  Không tốn năng lượng, theo gradient nồng độ.  Khi quá trình sinh lí, sinh hóa diễn ra càng mạnh nhằm cân bằng thì hàm lượng Ion của cơ thể càng khác so với môi trường và ngược lại.  Tỷ lệ và thành phần Ion ở các loài khác nhau thì khác nhau vd: sinh vật biển có hàm lượng Kali cao hơn 2-3 lần so với môi trường, nhưng Ion Na+, Mg++, SO4 lại nghèo
22. Tốc độ khuếch tán thực là hiệu tốc độ của hai dòng vận chuyển chất theo hai chiều khác nhau qua màng. Tốc độ khuếch tán thực tỷ lệ thuận với chênh lệch áp suất ở hai bên màng. Duy trì thành phần muối xác định của dịch cơ thể trước hết là do độ thấm kém của vỏ so với các chất khác nhau. Các yếu tố phụ thuộc: Bản chất vỏ, kích thước, tính phân cực của các chất hòa tan. Nhiệt độ tăng thì tốc độ trao đổi cũng tăng.
23. 4.2 Sự trao đổi chủ động:  Là hình thức vận chuyển Ion tiêu tốn năng lượng, ngược gradient nồng độ.  Gặp cả ở sinh vật đồng thẩm thấu và biến thẩm thấu. Chủ yếu là vận chuyển Na+. Sự vận chuyển Na+ kéo theo sự di chuyển ngược lại của 1 số Ion khác thường là K+, NH4+ ,Mg2+  Ý nghĩa: Hoạt động chuyển Na+ có ý nghĩa rất lớn trong điều hòa áp suất thẩm thấu và cân bằng ion của cơ thể. Đó là cơ chế quan trọng giúp cơ thể khỏi bị ngộ độc do các sản phẩm của sự trao đổi Nitơ (NH4+), ổn định thành phần Ion trong dịch cơ thể.
24. Vận chuyển chủ động.
25.  Cl- trao đổi bằng HCO3- được hình thành trong pư CO2 + H2O H+ + HCO3-  SO42- ở sứa cơ thể thấp hơn môi trường biển từ 15% - 60 % để nhẹ dễ nổi. Hai vỏ sống ở biển chứa nhiều Ca2+ hơn. Sự vận chuyển tích cực các Ion xảy ra trong các tế bào đặc biệt nằm ở vỏ cơ thể như mang, thành ống bài tiết, trong ruột hoặc vài vị trí khác Các tế bào vận chuyển chứa các thể michorondchira (số lượng khác nhau tùy thuộc mt nước ngọt hay nước mặn) Các tb vận chuyển đều có diện tích bề mặt màng tb lớn với rãnh sâu. Sự vận chuyển Ion đi kèm với sự vận chuyển nước
26.  Ở TSV hoạt động của cơ chế điều chỉnh Ion có thể được thực hiện theo các hướng đối lập. Vd ở loài cá di cư, Tương tự có thể gặp ở loài cua cũng như động vật không xương sống khác khi chuyển từ biển vào nước ngọt.  Sự thích nghi này được hình thành nhờ vào sự định hướng các men kèm với sự thay đổi hàm lượng của chúng. Vd: ở cua Carcinus maenas khi độ muối giảm từ 50 xuống 10 hoạt hóa men Na+ K+ATP asa trong tb biểu mô mang tăng lên 3 lần. Biến động hàm lượng Na+ là tín hiệu đầu tiên với hệ thống này.
27. Các cơ quan điều hòa ion  Sự trao đổi muối tích cực liên quan tới khả năng của một số tb nhận Ion từ nước hoặc thải chúng khỏi cơ thể. Vd: Artemia salina là biểu bì của 10 đôi mang trước làm nhiệm vụ tiết ion. Giáp xác Gammurus duebeni 80% ion Na thải qua nước tiểu, 20% qua bề mặt thân. Cá xương tiếp nhận và đào thải ion là do tb Key- Wilmer
28. 4.3 Tính ổn định của TSV đối với sự thay đổi muối trong nước. 4.3.1 Dao động độ muối:  Khả năng chịu đựng trong sự dao động của độ muối phụ thuộc vào nhiều yếu tố và đặc tính của loài. Các cá thể sống trong vực nước có độ muối dao động cũng thích nghi tốt hơn so với nhũng cá thể sống trong điều kiện muối ổn định giun Arenicola marina ở vùng nước lợ Bạch Hải sống được 11-42 nhưng cùng loài này ở biển Baren chỉ sống được 23-40
29.  Sức chịu đựng tăng theo tuổi (loài Calanipedia aquae dulicis trưởng thành sống ở biển Azov sống từ 0-12,5 nhưng loài còn non chỉ sống 5-10)  Tính ổn định của TSV do độ muối tăng khi tốc độ biến đổi giảm  Độ dày của lớp vỏ  Nhiệt độ môi trường  Đặc biệt là kiểu sống tiềm sinh do độ muối ở Saliniti anabiose
30. 4.3.2 Dao động thành phần muối Chỉ số ion tức là tỉ lệ tổng của cation hóa trị I trên hóa trị II có ý nghĩa rất lớn đối với sinh vật Khi độ muối của nước tự nhiên giảm thì chỉ số ion cũng giảm theo (Ca++ tăng còn Na+ lại giảm). Với tác dụng đối kháng lẫn nhau Ca++ làm co màng tb còn Na + làm tăng mức thẩm thấu của tb. Sinh vật biển rất nhạy với sự thay đổi của chỉ số ion nhưng lại thích nghi kém với sự biến đổi đó.
31. Kết luận Thành phần ion và độ muối chính là giới hạn phân bố của thủy sinh vật. Rất khó để di chuyển sinh vật từ thủy vực này sang thủy vực khác hoặc từ nước mặn vào nước ngọt.
32. Thảo luận