Giáo án Bài 17. Cảm ứng ở động vật

Huy động kiến thức nền về cảm ứng và phản xạ; nêu được vấn đề: tín hiệu từ tay được truyền về đâu và phản hồi bằng cách nào.

GV đưa tình huống: một bạn vô tình chạm tay vào ấm nước đang sôi và rụt tay lại ngay lập tức, trước khi kịp cảm thấy đau rõ rệt. HS trả lời các câu hỏi: (1) Cơ quan nào tiếp nhận kích thích nhiệt? (2) Tín hiệu đi qua những bộ phận nào để đến cơ rụt tay? (3) Vì sao phản ứng rụt tay có thể xảy ra nhanh như vậy? Từ đó xác định nhiệm vụ học tập: tìm hiểu cơ chế truyền tín hiệu trong neuron, qua synapse và trong cung phản xạ.

Dự kiến HS trả lời: (1) Thụ thể cảm giác nhiệt ở da; (2) Thụ thể → neuron cảm giác → tủy sống → neuron vận động → cơ tay; (3) Phản xạ được xử lí tại trung tâm thần kinh ở tủy nên đường tín hiệu ngắn. HS ghi vào vở nhiệm vụ: ba câu hỏi lớn của bài học.

Nêu được cấu tạo neuron; giải thích được cơ chế lan truyền điện thế hoạt động trên màng và cách xung truyền nhanh hơn ở sợi có myelin; giải thích được cách cường độ kích thích được mã hóa.

HS làm việc theo cặp đôi với Phiếu học tập số 1 (xem mục worksheets). Các nhiệm vụ: (1) Quan sát sơ đồ neuron, chỉ rõ thân, sợi nhánh và sợi trục, nêu vai trò của mỗi phần. (2) Đọc thông tin SGK và trả lời: điện thế hoạt động lan truyền trên màng nhờ điều gì? (3) So sánh cách xung truyền trên sợi không có myelin và sợi có myelin. (4) Giải thích vì sao kích thích mạnh hơn không làm biên độ một xung tăng mãi mà thường làm tăng tần số xung và số neuron tham gia.

Kết quả dự kiến trên Phiếu học tập số 1: (1) Thân chứa nhân; sợi nhánh tiếp nhận tín hiệu; sợi trục dẫn truyền tín hiệu đi xa. (2) Điện thế hoạt động lan truyền nhờ biến đổi tính thấm ion trên màng, làm điện thế thay đổi tuần tự dọc màng. (3) Sợi không có myelin: xung lan truyền liên tục dọc màng; sợi có myelin: xung nhảy cóc từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác, nhanh hơn. Xung không phải là electron chạy dọc sợi như dây đồng. (4) Mỗi xung có biên độ không đổi theo nguyên lí tất cả hoặc không; kích thích mạnh được mã hóa bằng tần số xung cao hơn và số neuron tham gia nhiều hơn. Kiến thức HS rút ra: cấu trúc neuron gắn với chức năng dẫn truyền; cường độ kích thích không làm tăng vô hạn biên độ một xung.

Mô tả được cấu tạo synapse hóa học; giải thích được cơ chế truyền tin qua khe synapse và tác động kích thích hoặc ức chế của chất truyền tin; phân biệt được dẫn truyền trên sợi trục với truyền qua synapse.

HS làm việc theo nhóm 4 người theo kĩ thuật mảnh ghép: mỗi HS đọc một phần (đầu trước, khe synapse, màng sau) rồi quay về nhóm giảng lại. Nhóm thực hiện: (1) Vẽ sơ đồ synapse hóa học và ghi chú đầu trước, khe, màng sau. (2) Trả lời: chất truyền tin được giải phóng ở đâu, di chuyển qua khe bằng cách nào và gắn vào đâu? (3) Nêu hai kiểu tác động của chất truyền tin lên màng sau. (4) Hoàn thành bảng so sánh: dẫn truyền trên sợi trục và truyền qua synapse hóa học (Phiếu học tập số 2).

Sơ đồ synapse gồm: đầu trước chứa túi chứa chất truyền tin; khe synapse; màng sau có thụ thể. (2) Chất truyền tin được giải phóng từ đầu trước, khuếch tán qua khe và gắn vào thụ thể trên màng sau. (3) Gây đáp ứng kích thích (làm màng sau dễ phát xung) hoặc ức chế (làm màng sau khó phát xung). (4) Bảng so sánh dự kiến: dẫn truyền trên sợi trục là điện thế hoạt động tái tạo liên tục trên màng nhờ kênh ion; truyền qua synapse là tín hiệu hóa học, có phóng thích chất truyền tin, khuếch tán và gắn thụ thể. Kiến thức HS rút ra: hai cơ chế nối tiếp nhau, không phải cùng một cơ chế đi suốt từ đầu đến cuối.

Nêu được năm khâu của cung phản xạ; sắp xếp đúng thứ tự tín hiệu đi từ thụ thể đến cơ quan đáp ứng; nêu vai trò cơ quan cảm giác trong việc biến kích thích thành tín hiệu thần kinh.

HS làm việc cá nhân rồi cặp đôi với Phiếu học tập số 2 (phần B). Nhiệm vụ: (1) Quan sát sơ đồ năm khâu của cung phản xạ trong SGK. (2) Sắp xếp các khâu theo đúng chiều tín hiệu: cơ quan đáp ứng, neuron vận động, thụ thể, trung tâm thần kinh, neuron cảm giác. (3) Nêu vai trò của cơ quan cảm giác. (4) Nhận xét vì sao cung phản xạ là một đường khép kín, có chiều xác định.

Thứ tự dự kiến: Thụ thể → Neuron cảm giác → Trung tâm thần kinh → Neuron vận động → Cơ quan đáp ứng. Cơ quan cảm giác biến kích thích (nhiệt, ánh sáng, âm thanh…) thành tín hiệu thần kinh. Tín hiệu đi hướng vào (cảm giác) đến trung tâm rồi đi hướng ra (vận động) đến cơ quan đáp ứng. Kiến thức HS rút ra: phản xạ là đáp ứng của cơ thể qua cung phản xạ có đầy đủ năm khâu.

Củng cố khái niệm neuron, synapse, cung phản xạ và điện thế hoạt động; rèn kĩ năng nhận diện đúng sai và tính toán tần số xung.

HS làm bốn câu sau trong 10 phút, sau đó đối chiếu đáp án với bạn cùng bàn trên bảng tương tác hoặc qua trang bài tập NeoEdu.
Câu 1: Đơn vị cấu trúc và chức năng của hệ thần kinh là gì? A. Tế bào khí khổng; B. Neuron; C. Hồng cầu.
Câu 2: Synapse hóa học truyền tín hiệu qua khe nhờ gì? A. Tế bào nhảy qua khe; B. DNA tự khuếch tán; C. Chất truyền tin.
Câu 3: Myelin làm dẫn truyền xung nhanh hơn nhờ cơ chế nào? A. Dẫn truyền nhảy cóc ở eo Ranvier; B. Bỏ mọi ion; C. Làm biên độ xung vô hạn.
Câu 4: Đúng hay sai: Kích thích càng mạnh thì biên độ của từng điện thế hoạt động càng lớn mãi.
Câu 5: Một neuron phát 20 xung trong 0,5 giây. Tần số là bao nhiêu Hz?

Đáp án: Câu 1: B (neuron tiếp nhận và truyền tín hiệu). Câu 2: C (chất truyền tin được giải phóng và gắn thụ thể ở màng sau). Câu 3: A (xung nhảy cóc qua eo Ranvier, dòng cục bộ tái tạo xung ở các eo). Câu 4: Sai (theo nguyên lí tất cả hoặc không; kích thích mạnh hơn thường làm tăng tần số xung và số sợi tham gia). Câu 5: $20 : 0{,}5 = 40$, tần số là $40\,\mathrm{Hz}$.

Vận dụng kiến thức về neuron, cung phản xạ và synapse để giải thích hiện tượng phản xạ trong đời sống; nêu được điều kiện và giới hạn của kết luận khi phân tích phản xạ.

Nhóm 4 người thảo luận hai câu hỏi: (1) Vì sao phản xạ rút tay có thể xảy ra trước khi nhận biết đau một cách có ý thức? (2) Hãy phân biệt dẫn truyền trên sợi trục với truyền qua synapse hóa học. Sau khi thảo luận, mỗi nhóm nêu thêm một điều kiện làm kết luận chưa chắc chắn (ví dụ: chưa có thí nghiệm kiểm chứng trên người). Lưu ý: không thực hiện các thí nghiệm gây đau, chích điện hoặc thử thuốc trên người và động vật.

Câu (1) dự kiến: Phản xạ được xử lí tại trung tâm ở tủy, cung phản xạ ngắn nên đáp ứng nhanh; tín hiệu lên não tạo nhận biết đau đồng thời hoặc sau đó. Không phải là não không nhận tín hiệu hoặc không điều chỉnh phản xạ. Câu (2) dự kiến: Trên màng sợi trục, điện thế hoạt động được tái tạo nhờ kênh ion; qua synapse hóa học, chất truyền tin được phóng thích, khuếch tán và gắn thụ thể. Hai cơ chế nối tiếp nhau trong cung phản xạ. Giới hạn kết luận: các giải thích dựa trên cơ chế đã biết ở mức tổng quát, cần thêm bằng chứng thực nghiệm để kiểm chứng chi tiết.