Sinh học - Cảm ứng

CẢM ỨNG Mở đầu Cảm ứng là một trong những đặc trưng cơ bản của các cơ thể sống, đó là sự cảm nhận những tác động, kích thích của môi trường và phản ứng lại các tác động, kích thích đó. Cảm ứng ở thực vật chủ yếu là các phản ứng thường diễn ra chậm, biểu hiện bằng hướng động và ứng động. Cảm ứng ở động vật diễn ra nhanh hơn. Hiện tượng cảm ứng xảy ra ở mọi cơ thể động vật đều là phản xạ. Nội dung Cảm ứng ở thực vật - Cảm ứng là phản ứng của sinh vật trước các tác nhân kích thích của môi trường. - Cảm ứng thực vật được chia thành 2 loại: + Hướng động + Ứng động Ứng động Là hình thức phản ứng của cây trước tác nhân kích thích không định hướng. Tuỳ tác nhân kích thích mà có nhiều loại ứng động khác nhau. Ứng động sinh trưởng : Là kiểu ứng động, trong đó các tế bào ở 2 phía đối diện nhau của cơ quan có tốc độ sinh trưởng khác nhau do tác động của các kích thích không định hướng của tác nhân ngoại cảnh. - Tác nhân: + Quang ứng động: cường độ ánh sáng. Ví dụ: Ứng động nở hoa: hoa bồ công anh sáng nở, tối cụp lại. + Nhiệt ứng động: sự biến đổi nhiệt độ. Ví dụ: Hoa tulip và hoa nghệ tây nở và cụp do biến đổi nhiệt độ - Cơ chế: Do tốc độ sinh trưởng không đồng đều của các tế bào tại mặt trên và mặt dưới của cơ quan như: phiến lá, cánh hoa. b) Ứng động không sinh trưởng. Là kiểu ứng động không có sự phân chia và lớn lên của các tế bào của cây. - Tác nhân: + Ứng động sức trương: sự thay đổi sức trương nước trong 1 số tế bào chuyên hoá. Ví dụ: Ứng động sức trương nhanh: cây trinh nữ. + Ứng động sức trương chậm: sự vận động của khí khổng. + Ứng động tiếp xúc và hoá ứng động: + Ứng động tiếp xúc: cơ học. Hoá ứng động: kích thích hoá học Ví dụ: Ứng động tiếp xúc và hoá ứng động: Sự vận động bắt mồi ở thực vật ( cây nắp ấm). - Cơ chế: - Do biến đổi hàm lượng nước trong các tế bào chuyên hoá - Do xuất hiện các kích thích lan truyền: kích thích có nhiều phản ứng nhanh ở các miền chuyên hoá của cơ quan - Các hình thức vận động cảm ứng - Vận động theo đồng hồ sinh học Đó là các hình thức vận động nở hoa vào ban đêm (cảm đêm), nở hoa vào ban ngày (cảm ngày), nở hoa vào một giờ nhất định, như hoa Mười giờ (cảm nhiệt), vận động ngủ của các cây họ Đậu. Các hình thức vận động này xảy ra theo một nhịp điệu đã được định sẵn cho từng loài cây (Đồng hồ sinh học). - Vận động theo sức trương nước Đó là các hình thức vận động cụp lá, cụp cành của các cây thuộc họ Trinh nữ, vận động của các cây ăn thịt. Các hình thức vận động này xảy ra khi có sự va chạm cơ học. Sự va chạm cơ học này đã kích thích các bơm ion hoạt động, các bơm này bơm các ion ra khỏi tế bào khớp (thể gối), làm tế bào này mất nước, sức trương nước của tế bào khớp gỉảm, làm cành, lá cụp xuống hoặc các nắp, bẫy của các cây ăn thịt đóng lại. VAI TRÒ CỦA ỨNG ĐỘNG TRONG ĐỜI SỐNG THỰC VẬT. - Sự cụp lá của cây trinh nữ giúp tránh tác động cơ học mạnh ( như mưa rào) có thể làm rụng lá. - Sự uốn cong các sợi lông của cây gọng vó để giữ chặt con mồi , tiết dịch làm tê liệt con mồi và tiêu hoá con mồi. - Vì môi trường nghèo dinh dưỡng , đặc biệt dinh dưỡng nitơ nên các cây này có phản ứng thích nghi bằng cách vận động bắt mồi để đảm bảo nguồn dinh dưỡng nitơ cho cơ thể. - Ứng động giúp cây thích nghi đa dạng đối với sự biến đổi của môi trường bảo đảm cho cây tồn tại và phát triển. Hướng động a) Khái niệm: Hướng động là sự vận động sinh trưởng của cây về phía tác nhân kích thích của môi trường b) Các loại hướng động Có 2 loại hướng động chính, hướng động dương và hướng động âm. + Hướng động dương (Hướng thuận): Là sự vận động của cây về phía tác nhân kích thích. VD: Như hướng sáng, hướng đất, hướng nước + Hướng động âm (Hướng nghịch): Là sự vận động của cây tránh xa tác nhân kích thích. VD: Vận động tránh ra các hoá chất độc. c) Cơ chế hướng động Sự sinh trưởng không đồng đều của các tế bào ở hai phía của cơ quan. - Các tế bào ở phía không bị kích thích sinh trưởng nhanh hơn phía bị kích thích à thân uốn cong về phía có nguồn kích thích. Khi bị kích thích:Auxin di chuyển từ phía bị kích thích (phía sáng) đến phía không bị kích thích (phía tối) Kết quả: phía không bị kích thích (phía tối) có nồng độ auxin cao hơn, tế bào sinh trưởng nhanh hơn. d) Nguyên nhân Tác nhân kích thích đã gây ra sự tái phân bố Auxin " Auxin phân bố không đồng đều ở 2 phía đối diện của cơ quan e) Các kiểu hướng động * Hướng sáng - Khái niệm: Là phản ứng sinh trưởng của thực vật đối với kích thích từ ánh sáng. - Tác nhân: Ánh sáng - Đặc điểm sinh trưởng + Ngọn cây hướng dương + Rễ cây hướng âm VD: - Phản ứng hướng quang dễ dàng nhận thấy khi đặt bao lá mầm vào ánh sáng chiếu một bên, bao lá mầm sẽ uốn cong hướng về phía ánh sáng do tế bào kéo dài mạnh mẽ hơn trên phía bị che tối (không được chiếu sáng). - Hoa hướng dương buổi sáng hướng về phía đông, buổi chiều quay về phía tây. - Một số loài cỏ khi ở ngoài ánh sáng mặt trời thì bò lan trên mặt đất nhưng ở trong tối chúng sinh trưởng thẳng đứng và thân kéo dài ra. - Phản ứng hướng quang nhạy cảm nhất với ánh sáng xanh tím, không giống phản ứng quang phát sinh hình thái, nhạy cảm với ánh sáng đỏ. - Chóp của bao lá mầm nhận ánh sáng từ một phía, ánh sáng kích thích sự dẫn truyền auxin từ phía ánh sáng đến phía bị che tối làm tế bào sinh trưởng không đều và uốn cong về phía ánh sáng. * Hướng đất (Hướng trọng lực): - Khái niệm: Phản ứng sinh trưởng của cây đối với trọng lực. - Tác nhân: Trọng lực - Đặc điểm sinh trưởng: + Đỉnh rễ cây sinh trưởng hướng theo hướng của trọng lực (hướng dương) + Đỉnh thân sinh trưởng ngược hướng của trọng lực (hướng âm) VD:- Khi đặt cây con nằm ngang thì rễ cây hướng xuống đất, còn chồi cây hướng lên trời. Sự sinh trưởng như vậy gọi là hình thức vận động sinh trưởng theo trọng lực. Vì sự vận động sinh trưởng này chính là do tác động của từ trường trái đất. => Quan niệm đầu tiên cho rằng trọng lực đã gây ra sự phân bố auxin không đều ở hai phía trên và dưới của rễ hay chồi, khi đặt cây nằm ngang, dẫn đến sinh trưởng không đều, gây phản ứng hướng đất (tương tự vai trò của auxin với hướng quang). * Hướng nước - Khái niệm: Là phản ứng sinh trưởng của thực vật theo hướng nguồn nước. - Tác nhân: Nước - Đặc điểm sinh trưởng: + Rễ cây hướng nước dương + Thân cây hướng nước âm => Rễ cây luôn luôn sinh trưởng theo nguồn nước (bò lan đến nơi có nước), ở đây nước đóng vai trò tác nhân kích thích của môi trường dẫn đến phản ứng hướng nước. VD: Một số loài cây họ đậu và bầu bí thực sự có khuynh hướng uốn cong rễ hướng đến đất ẩm và rời xa vùng đất khô. * Hướng hoá: - Khái niệm: Là phản ứng sinh trưởng của cây đối với các hợp chất hóa học - Tác nhân: Chất hóa học - Đặc điểm sinh trưởng: + Hướng hóa dương: các cơ quan của cây sinh trưởng đến nguồn hóa chất + Hướng hóa âm: các cơ quan của cây sinh trưởng tránh xa nguồn hóa chất => Rễ cây luôn hướng về phía có nguồn dinh dưỡng tốt đối với chúng và tránh xa nguồn hoá chất độc hại. * Hướng tiếp xúc - Khái niệm: Là phản ứng sinh trưởng của thực vật với sự tiếp xúc. - Tác nhân: Sự tiếp xúc - Đặc điểm sinh trưởng: Các tế bào ở phía không tiếp xúc sinh trưởng mạnh hơn các tế bào ở phía tiếp xúc, dẫn đến thân cây luôn quấn quanh giá thể VAI TRÒ CỦA HƯỚNG ĐỘNG TRONG ĐỜI SỐNG THỰC VẬT Hướng động giúp cây thích nghi đối với sự biến đổi của môi trường để tồn tại và phát triển. Cảm ứng ở động vật Khái niệm Là khả năng tiếp nhận kích thích và phản ứng lại các kích thích từ môi trường sống để tồn tại và phát triển nhưng cách biểu hiện khác với thực vật và tốc độ phản ứng nhanh hơn Ví dụ: khi trời trở rét, mèo có phản ứng xù lông, co mạch máu, nằm co mình lại Ở động vật có tổ chức thần kinh, phản xạ được coi là một dạng điển hình của cảm ứng. Phản xạ thực hiện được là nhờ cung phản xạ. Cung phản xạ gồm các bộ phận sau đây: Bộ phận tiếp nhận kích thích ( thụ thể hoặc cơ quan thụ cảm) Đường dẫn truyền vào ( đường cản giác) Bộ phận phân tích và tổng hợp thông tin để quyết định hình thức và mức độ phản ứng ( thần kinh trung ương) Bộ phận thực hiện phản ứng ( cơ, tuyến) Đường dẫn truyền (đường vận động) Hình thức, mức độ và tính chính xác của cảm ứng ở các loài động vật khác nhau phụ thuộc và mức độ tổ chức thần kinh của chúng Cảm ứng ở động vật có tổ chức thần kinh Cảm ứng ở động vật có hệ thần lưới:  - Có ở động vật có cơ thể đối xứng tỏa tròn (ruột khoang) tạo mạng lưới thần kinhà- Các tế bào thần kinh nằm rải rác, liên hệ với sợi thần kinh Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh dạng chuỗi hạch:  - Có ở động vật có cơ thể dạng đối xứng hai bên (giun dẹp, giun tròn, chân khớp) - Các tế bào tập trung thành hạch thần kinh.Các hạch nối với nhau bằng dây thần kinh tạo thành chuỗi hạch thần kinh dọc theo cơ thể: Hạch là trung tâm điều khiển một vùng xác định. Ưu điểm hệ thần kinh dạng chuỗi hạch:  + Nhờ có hạch thần kinh nên số lượng tế bào thần kinh ở động vật tăng + Do tế bào thần kinh trong hạch nằm gần nhau hình thành nhiều mối liên hệ với nhau nên khả năng phối hợp tăng cường . + Do mỗi hạch điều khiển một vùng xác định trên cơ thể nên động vật phản ứng chính xác hơn, tiết kiệm năng lượng hơn so với hệ thần kinh dạng lưới . c) Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh dạng ống - Hệ thần kinh dạng ống gặp ở động vật có xương sống như cá, lưỡng cư, bò sát, chim và thú. - Cấu tạo của hệ thần kinh dạng ống có 2 bộ phận + Hệ thần kinh trung ương: não bộ và tủy sống + Hệ thần kinh ngoại biên: dây thần kinh cảm giác và dây thần kinh vận động Cùng với sự tiến hóa của hệ thần kinh dạng ống, số lượng tế bào thần kinh ngày càng lớn, sự liên kết và phối hợp hoạt động của các tế bào thần kinh ngày càng phức tạp và hoàn thiện hơn. Nhờ đó các hoạt động của động vật ngày càng đa dạng, chính xác và hiểu quả. - Cấu trúc của hệ thần kinh dạng ống - Hệ thần kinh dạng ống hình thành nhờ số lượng lớn các tế bào thần kinh tập hợp thành ống thần kinh nằm dọc theo vùng lưng của cơ thể, các tế bào thần kinh tập trung ở phía đầu dẫn đến não bộ phát triển. Hệ thần kinh dạng ống hoạt động theo nguyên tắc phản xạ. Các cung phản xạ ở động vật có hệ thần kinh dạng ống có thể đơn giản nhưng cũng có thể rất phức tạp. Các phản xạ đơn giản thường là phản xạ không điều kiện và do 1 số tế bào thần kinh nhất định tham gia. Các phản xạ phức tạp thường là phản xạ có điều kiện và do 1 số lượng lớn tế bào thần kinh tham gia, đặc biệt là sự tham gia của các tế bào thần kinh vỏ não. Sơ đồ cung phản xạ tự vệ ở người Cùng với sự tiến hóa của hệ thần kinh dạng ống, số lượng các phản xạ ngày càng nhiều, đặc biệt là số lượng các phản xạ có điều kiện ngày càng tăng giúp động vật thích nghi với môi trường sống. KẾT LUẬN Cảm ứng ở động vật hay còn gọi là phản xạ của động vật và thực vật có sự khác biệt. Phản xạ là những phản ứng của cơ thể trả lời các kích thích của môi trường thông qua hệ thần kinh. Cảm ứng ở thực vật do thành phần đặc biệt bên trong thực hiện. Có thể lập bảng so sánh tóm tắt như sau: Các tiêu chí Cảm ứng ở thực vật Phản xạ ở động vật Bộ phận thu nhận kích thích Hoa, lá, thân, rễ Các giác quan, các tế bào thụ cảm Phương thức truyền thông tin Không có Xung thần kinh Bộ phận phân tích, tổng hợp kích thích Không có bộ phận phân tích, tổng hợp kích thích.Cơ thể trả lời kích thích một cách trực tiếp. Đối với động vật chưa có hệ thần kinh: trả lời kích thích 1 cách trực tiếp, không có cơ quan phân tích, tổng hợp kích thích. Đối với động vật có hệ thần kinh: bộ phận phân tích, tổng hợp kích thích là hệ thần kinh. Đặc điểm chung Phản ứng chậm, khó nhận thấy, hình thức kém đa dạng Phản ứng nhanh, dễ nhận thasyam hình thức đa dạng Biểu hiện hình thức cảm ứng Hướng động ( vận động định hướng): hướng động âm, hướng động dương. Ứng động ( vận động cảm ứng): ứng động sinh trưởng, ứng động không sinh trưởng. -Động vật chưa có hệ thần kinh: hướng động, cơ thể phản ứng lại bằng chuyển động của cơ thể hoặc co rút chất nguyên sinh -Động vật đã có tổ chức thần kinh: các phản xạ, phản ứng trả lời kích thích của môi trường thông qua hệ thần kinh