xác định năng lượng hoạt hóa của quá trình co bóp tim ếch tách rời

BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH LÝ SINH
Xác định năng lượng hoạt hóa của quá trình co bóp tim
ếch tách rời
I/ Mục tiêu bài thực tập:
- Tách rời tim ếch, cô lập tim ếch trong bình tạo ẩm.
Sau đó đếm số nhịp đập của tim ếch ở ba nhiệt độ
khác nhau. Ghi kết quả thu được, tính năng lượng
hoạt hóa.
- Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ lên nhịp đập của
tim ếch, tính giá trị Q10, xác định vận tốc phản ứng
trong cơ tim tăng lên bao nhiêu lần khi nhiệt độ thay
đổi 10°C.
II/ Tóm tắt lý thuyết:
1, Đối tượng nghiên cứu:
- Đối tượng thí nghiệm là ếch, thuộc lớp lưỡng cư.
- Thuận lợi: phổ biến ở Việt Nam nên dễ tìm, rẻ tiền,
có thể thực hiện nhiều thí nghiệm, bên cạnh đó cơ tim
khỏe, co bóp mạnh, tính tự động của tim cao, tính
chống chịu tốt, … phù hợp cho việc nghiên cứu.
- Sinh lý tim ếch:
+ Tim co giãn nhịp nhàng đều đặn theo chu kì. Mỗi
chu kì hoạt động của tim bắt đầu từ pha tâm nhĩ co,
rồi pha tâm thất co và cuối cùng là pha giãn chung
(cả tâm nhĩ và tâm thất cùng giãn). Tiếp đó lại bắt đầu
một chu kì tim mới bằng pha tâm nhĩ co. Sự co giãn


nhịp nhàng này nhờ cấu trúc của các tế bào cơ tim
giúp cơ tim có cả tính chất của tế bào cơ vân và tế
bào cơ trơn, nhờ đó tim co bóp khỏe.
+ Tim hoạt động tư động và nhịp nhàng nhờ sự co

bóp của cơ tim, chúng hợp thành mô nút, giữ vai trò
quan trọng trong sự phát sinh và dẫn truyền xung
động làm duy trì sự co bóp của tim.
+ Nút mô hay sự dẫn truyền xung động gồm các tế
bào phát nhịp ở các nút xoang nhĩ, nút nhĩ thất, các
đường dẫn truyền liên nhĩ, liên nút, bó His với các
nhánh của nó là mạng lưới Purkinje.
> Nút xoang nằm ở chỗ tĩnh mạch chủ đổ vào tâm nhĩ
phải. Trong nút có hai loại tế bào chưa được biệt hóa:
các tế bào phát nhịp phân bố ở trung tâm và các tế
bào chuyển tiếp phân bố ở ngoại vi.Các sợi của nút
xoang liên hệ với các sợi cơ của hai tâm nhĩ và nút
nhĩ thất, tần số nút này là 120-150 nhịp/phút.
> Nút nhĩ thất nằm ở lớp nội mạc của thành tâm nhĩ
phải, trên nền vách nhĩ thất. Nút nhĩ thất phía trên liên
hệ với các sợi từ nút xoang, phía dưới gom lại thành
bó His. Trong nút nhĩ thất cũng có các tế bào phát
nhịp và tế bào chuyển tiếp nhưng số lượng ít hơn nút
xoang.
Bình thường chỉ có nút xoang phát xung động điều
khiển co bóp toàn bộ tim. Khi nút xoang bị tổn
thương, nút nhĩ thất mới phát xung thay thế với tần số
thấp hơn 40-50 nhịp/phút.


> Bó His (bó nhĩ thất) gồm những tế bào mô nút chạy
song song với nhau thành bó, từ nút nhĩ thấy xuống
tới vách liên thất tiếp tục chia thành nhiều nhánh nhỏ
tạo thành mạng lưới purkinje. Bó His ít có khả năng
tự động, tần số 30-40 nhịp/phút (riêng của tâm thất).

> Lưới sợi Purkinje là lưới sợi tỏa ra từ 2 nhánh của
bó His, nằm rải rác ở màng trong tim.
2, Năng lượng hoạt hóa
- Để một phản ứng hóa học xảy ra, các nguyên tử,
phân tử của chất tham gia phải thay đổi, sắp xếp lại
cấu trúc của nó và hình thành một trật tự cấu trúc mới
trong sản phẩm của phản ứng. Muốn thế cần phải có
một năng lượng tối thiểu để vượt qua hàng rào lực
đẩy giữa các lớp vỏ điện tử để liên kết với nhau, đó là
năng lượng hoạt hóa.
- Năng lượng hoạt hóa là năng lượng tối thiểu cần thiết
để nguyên tử, phân tử có thể tham gia vào phản ứng.
- Giả sử Ehh là năng lượng tối thiểu cần thiết để phân
tử của một chất có thể tham gia vào một loại phản
ứng, chỉ những phân tử có năng lượng lớn hơn hoặc
bằng Ehh thì mới có khả năng tham gia phản ứng tạo
thành sản phẩm.
3, Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độ phản ứng.
- Khi nhiệt độ thay đổi, động năng thay đổi do chuyển
động nhiệt của các phân tử. Do đó, tổng năng lượng
của các phân tử cũng thay đổi.


- Mối quan hệ giữa tốc độ phản ứng và nhiệt độ được
biểu diễn qua phương trình Arenius:
K = pze- (1)
Trong đó, K- tốc độ của phản ứng ; Ehh- năng lượng
hoạt hóa,; p-yếu tố lập thể; z- hệ số va chạm; R- hằng
số khí; T-nhiệt độ tuyệt đối.
- Đồ thị dưới đây thể hiện sự phụ thuộc của tốc độ 1/T

phản ứng vào nhiệt độ:
LnK

4, Đại lượng Q10 và ý nghĩa của nó:

1/T

- Đại lượng Q10 – hệ số Vant hoff là tỉ số giữa hai hằng
số tốc độ của phản ứng ở điều kiện chênh lệch nhau
10 độ Censius (10 °C).
+ Khi tăng nhiệt độ T2 = T1+10
Q10 = =
+ Khi giảm nhiệt độ T3 = T1-10
Q’10 = =
Trong đó, K1- hằng số tốc độ của phản ứng ở nhiệt
độ ban đầu T1
K2- hằng số tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ T2
K3- hằng số tốc độ của phản ứng ở nhiệt độ T3


- Ý nghĩa đại lượng Q10 : cho biết hằng số tốc độ của
phản ứng tăng hay giảm bao nhiêu lần khi nhiệt độ
thay đổi 10°C.
5, Phương pháp cô lập tim ếch:
a, Dụng cụ, hóa chất và vật liệu:
- Dụng cụ: 1 kéo to, 1 kéo con, 1 chọc tủy, 1 khay mổ,
định ghim, cốc thủy tinh, canuyl, cuộn chỉ.
- Hóa chất, vật liệu: ếch, bàn ghim, công tơ hút, bình
tam giác có nút cao su dùi 2 lỗ, khay nước đá, nồi
nước cách thủy, nhiệt kế, đồng hồ bấm giây.

b, Các bước tiến hành:
*Tách rời tim ếch:
- Chọc tủy ếch:
+ Cầm ếch bằng tay trái, để mặt lưng lên trên.
+ Tìm nơi tiếp giáp giữa xương sống và hộp sọ, đó là
chỗ lõm nằm ở đỉnh của tam giác đều có đáy là
đường nối giữa hai mắt ếch.
+ Ấn mạnh kim chọc và đâm sâu xuống tủy sống, nếu
phá đúng tủy thì hai chân ếch sẽ duỗi thẳng ra.
- Cố định ếch: dung ghim cố định 4 chi ếch vào bàn
mổ.
- Mổ lộ tim ếch:


+ Dùng kéo to mở rộng khoang ngực ếch cắt bỏ một
mảnh da ngực hình tam giác (có đỉnh là mỏm xương
ức và đáy là đường nối hai khớp vai). Tiếp đó dùng
panh kẹp vào mỏm sụn xương ức, nhấc thành trước
lồng ngực lên và cắt bỏ đi một mảnh lồng ngực theo
hình tam giác như đã cắt ở da trước đó.
+ Thấy tim lộ rõ trong xoang bao tim. Dùng panh kẹp
nâng màng bao tim lên và dùng kéo cắt đứt màng
bao tim.
- Tách rời tim ếch:
+ Dùng kéo và panh nhỏ, luồn chỉ xuống dưới tĩnh
mạch chủ, hai động mạch phải và trái.
+ Thắt chặt tĩnh mạch chủ và động mạch phải của
ếch.
+ Nhẹ nhàng kéo sợi chỉ nâng động mạch trái lên,
cách 1 lỗ nhỏ để luồn canuyl (có chứa dung dịch sinh

lý) vào sâu tâm thất.
+ Dùng ống hút hút bỏ máu trong canuyl, tiếp tục cho
dung dịch sinh lý vào, lại hút bỏ, rửa sạch tim cho đến
khi toàn bộ máu trong tim được thay bằng dung dịch
sinh lý. Khi thấy tim trắng, nước sinh lý trong canuyl
dâng lên, hạ xuống theo nhịp tim thì được.
+ Thắt chặt chỉ, buộc động mạch trái vào canuyl,
dùng kéo cắt rời tim ra khỏi lồng ngực ếch.
+ Gắn canuyl có tim ếch vào lỗ nhỏ trên nút bình tạo
ẩm.
*Đếm nhịp tim ếch:


- Chuẩn bị ba bình tam giác đựng 50ml dung dịch sinh lý,
đặt vào ba môi trường khác nhau, gắn nhiệt kế vào một lỗ
trên nắp cao su: nhiệt độ phòng (29°C), khay nước đá
(19°C), nồi đun sôi cách thủy (39°C).
- Gắn canuyl có tim ếch vào lần lượt ba môi trường: nhiệt
độ phòng, nhiệt độ cao hơn 10°C, thấp hơn 10°C, kèm
theo đếm nhịp tim thông qua nhịp lên xuống của nước
sinh lý trong canuyl. Ở mỗi môi trường đếm số nhịp trong
20 giây.
- Ghi kết quả thu được.
6, Tính năng lượng hoạt hóa của một quá trình sinh học:
- Cách tính 1 : Xác định giá trị của năng lượng hoạt
hóa thông qua đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lnK
vào 1/T, ta có:
Ehh = R.tgα
- Cách tính 2: Xác định thông qua đại lượng Q10:
Ehh = 0,46.T1.T2.lgQ10

III/ Kết quả thực tập:
- Không mổ được quả tim nào thành công.
- Tham khảo số liệu từ nhóm
Ta có, nhiệt độ phòng là 31°C, suy ra T1 = 31 + 273 =
304 (K), thì T2 = 314 (K), T3 = 294 (K)
Bảng tổng hợp số liệu trung bình:


Số
th
ứ
tự

Nhi
ệt
độ
(K)

Số nhịp đập trong Hằn Đại
1 phút
g số lượng
Lầ Lầ Lầ Trun tốc Q10
độ
n n n g
1 2 3 bình K

1

304 48 45 39 44

44

2
3

314 54 51 48 51
294 41 36 33 38

51
38

Q10 =
1.1590
91
Q’10 =
1.1578
95

Năng
lượng
hoạt
hóa Ehh
(cal/mol
)
Ehh =
2815.3
84
E’hh =
2617.6
24

IV/ Giải thích kết quả thu được và kết luận:
- Đánh giá: kết quả tương đối chính xác.
- Giải thích:
+ Khi tim ếch được tách rời khỏi cơ thể, vẫn có khả
năng co bóp là nhờ hệ thống nút tự phát các xung
động và dẫn truyền xung động. Hệ thống nút là nút
xoang, nút nhĩ thất, bó His, mạng lưới Purkinje.
Hệ thống nút nếu tự động phát xung thì tần số
khoảng 40-50 nhịp/phút.
+ Nhiệt độ càng cao thì sự chuyển động của các phân
tử càng lớn, các phân tử va chạm càng nhiều và
mạnh làm phản ứng diễn ra nhanh, do đó sự tạo nhịp
của nút xoang và lan truyền các xung nhanh và mạnh


mẽ. Vì thế, số nhịp tim đập trong một phút cũng nhiều
hơn ở nhiệt độ thấp hơn 10°C.
+ Đại lượng Q10 cho thấy tốc độ hằng số khi nhiệt độ
tăng 10°C khoảng 1.15 lần, ở cả Q10 và Q’10 đều xấp
xỉ nhau chứng tỏ số liệu tương đối chuẩn, sai số ít.
+ Năng lượng hoạt hóa:
Tốc độ phản ứng xảy ra càng nhanh khi nhiệt độ cao
thì năng lượng hoạt hóa càng lớn. Nói cách khác là
nhiệt độ cao, số lượng các phân tử có năng lượng
bằng hoặc lớn hơn năng lượng hoạt hóa sẽ tăng lên
làm tốc độ phản ứng tăng lên, năng lượng hoạt hóa
cũng tăng lên. Năng lượng hoạt hóa ở T1 khi nhiệt độ
tăng T2 lớn hơn khi giảm xuống T3.
- Kết luận:

+ Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng và
năng lượng hoạt hóa. Nhiệt độ càng cao, tốc độ phản
ứng càng lớn và năng lượng hoạt hóa càng nhiều.
V/ Tài liệu tham khảo và đóng góp của thành viên trong
nhóm:
- Tài liệu tham khảo:
+ Tài liệu lý thuyết thực hành Sinh lý của thầy.
+ GS-TS Phạm Thị Minh Đức, Sinh lý học, NXB y
học, 2011.