BOŞALTIM SİSTEMİ FİZYOLOJİSİ
Lüzumsuz ve zararlı maddelerin canlı organizmadan atılması işlemine boşaltım denir. *Boşaltım sisteminin görevi ise vücudun su ve tuz dengesini korumaktır. *Diğer önemli görevlerinden olan ph değerinin ve hacminin düzenlenmesini sağlamaktır.
Hücreler canlılığını ve işlevlerini çok sınırlı koşullarda sürdürebilir. Bunu sağlamak için boşaltım sistemi bazı maddeleri vücut dışına atarak ve bazılarını da tutarak hücrelerin normal işlevlerini sürdürmeleri için sabit çevre koşullarını sağlar. İç ortam koşullarının sabit tutulmasına Hemostas denir.
Boşaltım, vücutta kullanılma olanağı bulunmayan maddelerin dolaşım sistemi ile hücrelerden uzaklaştırılmasıdır. Artık ürünlerin uzaklaştırılması için hücresel düzeyde enerji tüketilir.
Buna karşın sindirim sistemi artıklarının vücuttan uzaklaştırılmasında barsak hücrelerinin bu tip bir enerji harcaması söz konusu değildir.
Boşaltım olayında esas çözücü Su dur. Organik maddelerin sentezlenmesi, Maddelerin çözülmesi, emilmesi, taşınması Biyokimyasal olayların gerçekleşmesi, Fazla ısıdan korunmak, Boşaltım maddelerinin atılması, Bazı canlılar için yaşam ve hareket alanı,
Su kaybına karşı doğal adaptasyonlar: Deri oluşumları (tüy, plaka, kitin) Solunum yüzeyinin vücut içine alınması Boşaltımla su kaybını önleyecek mekanzmaların gelişimi, Yaşam alanı olarak suya yakın çevrelerin seçilmesi, Sindirim sistemlerinde suyun emiliminin yüksek olması,
İhtiyaç olan suyun karşılanması: Suyun doğrudan alınması Deri ile suyu alma Besinlerdeki sudan Metabolik suyu kullanmak
Hayvansal organizmalardaki su kaybı nerelerden gerçekleşir? Boşaltım organlarından Sindirim sistemi ile Akciğerlerden Deriden (süt, ter, gözyaşı, vb)
Karbondioksit ve suyla oksitlenebilen bir aminoasitin amin grubu, konsantrasyonunun artmasına ve toksik etkinin yükselmesine sebep olabilir. Bunu engellemek için bu amin grubu vücuttan atılmalı veya başka bir aminoasitin sentezinde kullanılmalıdır. Atık amin grupları amonyak, üre ve ürik asit şeklinde atılır.
Kemikli balıkların çoğu ve sucul organizmalar üre meydana getirmezler ya da çok az üre meydana getirirler. Azotlu artıklarını amonyak olarak atarlar. Kara hayvanlarında azotlu atıkların amonyak şeklinde atılması kolay değildir. Zira hem çok toksik hem de kolay eriyebilme özelliğine sahiptir. Bunun içinde azotlu artıklar üre veya ürik asite dönüştürülerek atılır.
Ürenin çözülerek atılması için gerekli olan su, amonyak için gerekenden daha az, Ürik asit için gerekenden biraz daha fazladır. Memelilerde Üre; Kuş ve sürüngenlerde ürik asit oluşumunun gerçekleştiği yer KARACİĞER dir.
Kısa bir ön açıklama gerekirse; Üre karaciğerde oluşturulur, Kan dolaşımına verilir, Kan böbreklerden geçerken süzülür, ve sonunda idrarla dışarı atılır.
Boşaltım maddeleri- boşaltım ürünleri: Kontraktil koful-amonyak+su (Tek hücreliler) Pronefridyum-Amonyak+Su (Omurgasızlarda) Nefridyum-Üre (Omurgasızlarda) Malpighi tüpleri-ürik asit (Omurgasızlarda) Böbrekler-Amonyak, Üre, ürik asit (Omurgalılar)
TEK HÜCRELİLERDE BOŞALTIM SİSTEMİ: Amip ve Paramecium da metabolizma artıkları basit bir şekilde hücre zarından difüzyonla düşük yoğunluktaki dış ortama geçer.
Suda yaşayan tek hücreliler amonyağı bol su ile dışarı atarlar. Seyreltilince NH 3 etkisi daha az zehirli olur.
Tatlısularda yaşayan tek hücrelilerin hücre içerikleri bulundukları ortama göre hipertonik olduğu için sürekli olarak içlerine su alırlar. Bu suyun düzenli olarak dışarı atılması gerekir. Aksi halde hücre içine devamlı su alır, şişer ve sonuçta patlardı.
Bu durumu engelleyici bir organel olarak tatlısu tek hücrelilerinde ve bazı tatlısu süngerlerinde Kontraktil Kofullar (=Pulsatif Vakuol) vardır. Bu organel Osmoregülasyon (=Su geçişiminin düzenlenmesi) haricinde sitoplazmadaki bazı suda eriyebilen artık maddelerin (üre ve bilhassa amonyak, keza karbondioksit) de hücreden uzaklaştırılmasını sağlar.
KNİDLİLER DE (CNİDARİA) BOŞALTIM SİSTEMİ Knidlilerde su düzenlenmesi ve boşaltım için özelleşmiş organlar yoktur. Başlıca azotlu artıkları amonyaktır. Hydra ve diğer sölenterler artıklarını doğrudan doğruya hücre zarından difüzyonla uzaklaştırma özelliğine sahiptir.
YASSI KURTLAR DA (PLATYHELMİNTHES) BOŞALTIM SİSTEMİ: Yassı kurtlarda çevre dokulardan suyu alan ve boşaltım tüpçüklerine ve daha sonrada boşaltım kanallarına veren Alev Hücreleri vardır. Alev hücrelerinde kirpik veya sil demetinin hareketi ile boşaltım sıvısı, Boşaltım Tüpçüğü ne gönderilir.
Bir alev hücresi, ince zarlı ve büyük çekirdekli esas hücre kısmı ile bu hücreye ait yarık şeklinde bir kanaldan oluşur ve bir ampul görünümündedir.
Bu hücrelerin başlıca görevi, hayvanın su içeriğinin düzenlenmesidir. Bir ucu kapalı, diğer ucu açık olan ve kan ile değil, dokular arası sıvı ile bağlantı kurmuş bu tip boşaltım sistemine, Protonefridyum adı verilir. Bir hayvanda türe bağlı olarak 2 veya daha fazla protonefridyum bulunabilir. Pek çok yassıkurt türünün metabolizmasındaki son ürün amonyak, üre ve ürik asit şeklindedir.
HALKALI KURTLAR DA (ANNELİDA) BOŞALTIM SİSTEMİ: Halkalı kurtlardan toprak solucanında ilk üç segment ve son segment hariç bütün segmentlerde, segmental sıralanmış bir çift Nefridyum vardır. Yassı kurtlardaki alev hücrelerinin aksine, bir ucu Kirpikli Huni (Nefrostom) ile söloma, diğer ucu bir sonraki segmentte yer alan Nefridiyopor la dışa açılır.
Boru şeklindeki nefridyumların etrafında dolaşım sisteminin artıklarının atılmasını sağlayan kılcal damarlar yer alır. Nefrostomdan içeriye giren vücut sıvısı, nefridyum borucuklarından geçerken su ve glikoz gibi maddeler geri emilir. Artıklar yoğunlaştırılarak vücuttan dışarı atılır.
Halkalı solucanlarda boşaltım maddelerinin atılmasında, Na, K, Cl iyonlarının ve su dengesinin korunmasında nefridyumların yanında, vücut yüzeyi de rol alır.
EKLEMBACAKLILAR DA (ARTHROPODA) BOŞALTIM SİSTEMİ: Eklembacaklılarda boşaltım organları nefridyumlara benzer. Eklembacaklı nefridyumlarının başlangıç yerlerinde silli huni (nefrostom) yerine, sölom kalıntısı olarak kabul edilen bezli bir kese vardır.
Bunlara Malpighi Tüpçükleri veya Malpighi Borucukları da denir. Bunlar hemosöl içinde uzanır ve sindirim kanalının orta barsak kısmına açılırlar. Malpighi tüpleri
Hemolenf (kan) deki azotlu artık maddeler malpighi tüpçüklerinin distal ucundan emilir, proksimal uca doğru hareket eder ve ürik asit olarak çökelir ve bu esnada suyun büyük bir kısmı ve potasyum gibi tuzlar geri emilir.
Sıvı haldeki idrar sindirim kanalına geçer ve rektumda suyu emilen sindirilemeyen besin artıkları ile dışarıya katı atık olarak atılır.
YUMUŞAKÇALAR DA (MOLLUSCA) BOŞALTIM SİSTEMİ: Bu grupta boşaltım organları boru veya torba şeklinde nefridyumlardır. Bunlar 1 veya 2 çift, yahut tek sayıdadır. Başlangıç kısımları perikard boşluğuna, uçları da vücut yüzeylerinden dışarıya açılır.
OMURGALI HAYVANLARDA BOŞALTIM SİSTEMİ: BALIKLARDA BOŞALTIM SİSTEMİ: Kemikli balıklarda yüzme kesesinin üzerinde ve omurganın altında uzanan bir çift mezonefroz tipinde böbrek bulunur.
KAS BÖBREK OMURGA VE OMURLAR BEYİN SOLUNGAÇ BAĞIRSAKLAR MİDE KARACİĞER KALP
Tatlısu balıklarında amonyak ve üre; solungaçlar ve ağız epitelinden difüzyonla dışarı atılır. Burada böbrekler daha çok su dengesini ayarlamakta görevlidir.
Deniz balıklarında ; Glomerulus körelmiştir. Böbrek, kandan çok az su süzer. Fazla tuz; solungaçlardaki tuz bezleri tarafından atılır.
Böbreklerden çıkan kanallar arka kısımda birleşerek tek bir boşaltım kanalı şeklinde uzanır ve yüzme kesesinin arkasında yer alan ürogenital sinusa ulaşır. Bu yapı görev bakımından idrar kesesine benzer.
Ürogenital sinustan çıkan boşaltım kanalı genellikle üreme kanalları ile birleşir ve anüsün arkasından dışarı açılır. Kemikli balıklarda kloak yoktur.
Tatlı su balığı (Göl) Tuzlu su balığı (Deniz)
Tatlısu balıkları (Göl vs.) fazla miktarda su alma ve tuzu da kaybetme eğilimindedirler. Bu hayvanlar bu durumu; *nadiren su içerek, *Solungaçlarda bulunan özelleşmiş hücrelerden aktif olarak tuzu absorbe ederek, ve de *Çok seyreltik idrar oluşturarak karşılarlar.
Tuzlusu balıkları ise; Daha fazla su kaybetme ve daha fazla su alma eğilimindedirler. Bu hayvanlar bu durumu; *devamlı olarak su içerek, *Solungaçlarından tuzu aktif olarak dışarı atarak karşılarlar. *Bunlar hipotonik (seyreltik) idrar oluşturmazlar. Bu nedenle böbreklerin osmoregülasyon olayına pek yardımı olmaz.
Deniz balıklarının vücudundaki fazla tuz, su gereksinimini karşılayabilmek amacıyla içilen deniz suyundan ve besinlerden kaynaklanır. Bu tuzun çok az bir kısmı böbreklerle dışarı atılır.
Tuzun geriye kalan kısmındaki bir değerlikli iyonlar ve özellikle klorid, barsaklardan kana geçer, solungaçlara ulaşır ve burada yer alan özel klorid (tuz) hücreleri ile dışarı atılır. İki değerlikli iyonlar ise (Ca++, Mg++, SO4, vb.) barsaklarda, bazik özellikteki bir ortamda, erimeyen oksit veya hidroksitler şekline dönüştürülerek dışkı ile birlikte dışarı atılırlar.
İKİYAŞAMLILARDA (AMPHİBİA) BOŞALTIM SİSTEMİ: İkiyaşamlıların böbrekleri balıklardaki gibi mezonefroz tiptedir ve omurganın her iki yanında yer almışlardır.
Böbrekler yapısındaki boşaltım birimlerinin yapısına göre PRONEFROZ, MEZONEFROZ ve METANEFROZ böbrek olmak üzere üç çeşittir.
*En ilkel böbrek tipi olan pronefroz böbrek balık ve kurbağa embriyosu ile köpek balıklarının erginlerinde görülür. *Mezonefroz böbrek sürüngen, kuş ve memelilerin embriyoları ile kemikli balıklar ve kurbağaların erginlerinde görülür. *En gelişmiş böbrek tipi metanefroz böbrektir. Bu böbrek sürüngen, kuş ve memelilerin erginlerinde bulunur. Hiçbir embriyoda bulunmaz
1- Pronefroz Böbrek: Kirpikli huni ile kılcal kan damarı yumağından (glomerulus) oluşur. Balık ve kurbağaların embriyoları ile köpek balıklarının erginlerinde bulunur. 2- Mezonefroz Böbrek: Pronefroz böbrekteki kirpikli huni gelişerek boşaltımı daha etkili kılan bowman kapsülüne dönüşür. Bowman kapsülünün karşısında yine glomerulus bulunur. Balık ve kurbağa ergini ile sürüngen kuş ve memeli embriyosunda bulunur. 3- Metanefroz Böbrek: Temel boşaltım birimi nefrondur. Nefron bowman kapsülü, glomerulus ve nefron kanalcıklarından oluşur. Sürüngen, kuş ve memeli erginlerinde bulunur.
Kompleks organizmalarda özellikle kara yaşamına uyumlulardan su ihtiyacını karşılayabilenlerde amonyak karaciğerde üre haline çevrilir. Vücutlarında fazla su tutamayan böcek, sürüngen ve kuşlarda ise ürik asit haline çevrilir. Bu reaksiyonlara Ornitin devri denir. Oluşumunda enzimler görev alır ve enerji harcanır.
Ergin kurbağaların böbreklerinde 2000 kadar glomerulus bulunur. Bunların her birinden uç kısımları kirpikli olan kısa ve kıvrımlı borular çıkar. Daha sonra memeli böbreğindeki Henle kulpuna benzeyen ikinci bir kirpikli kısımla idrar kanalına (üreter) birleşir.
Üreter, erkek kurbağalarda spermlerinde taşınmasını sağlar. Aynı zamanda Wolf kanalı olarak da adlandırılır. Üreter ile kloaka gelen idrar ya dışarı atılır veya iki loplu olan idrar kesesinde toplanır.
Suda yaşayan ikiyaşamlılarda vücuda giren fazla su glomerulusların etkili bir şekilde çalışması ile dışarı atılır. Bir su kurbağası her gün vücudunun 1/3 ü kadar suyu böbreklerinden dışarı atar. İnsanda bu oran 1/50 dir.
Karada yaşayanlarda ise, memeli böbreğinde suyun geri emilimini sağlayan henle kulpu görevini yapan kirpikli boruların kısa olmasına karşın, bu görev allantoik idrar kesesi ile yerine getirilir.
SÜRÜNGENLERDE BOŞALTIM SİSTEMİ: Sürüngenlerin boşaltım organı olan böbrekler, kuş ve memelilere benzer. Yılanlarda, kertenkelelerde ve timsahlarda idrar kesesi bulunmaz. Boşaltım maddeleri genellikle ürik asit şeklinde olup, fazla su kloak kısmında emilir. Geriye kalan madde beyaz tebeşir şeklinde dışarı atılır.
Boşaltım sisteminden dışarı atılan maddenin yapısı sürüngen türlerinin yaşam şartlarına göre değişir.
Suda yaşayan kaplumbağalardan Emys de son ürün amonyak ve üredir, ürik asit miktarı çok azdır. Buna karşılık karasal yaşama uyum sağlamış olan kaplumbağalardan Testudo da son üründeki ürik asit miktarı çok fazladır. Emys Testudo
Sürüngenlerdeki tuz salgı bezlerinin amacı tuzu hızlı bir şekilde vücuttan dışarı atmaktır. Bezlerin salgıladığı tuz kanallarla burun boşluğuna gelir ve oradan da dışarı atılır.
Bu tip bezler Galapagos adaları nda yaşayan ve denizin dibindeki alglerle beslenen deniz İguana larında (Amblyrhynchus cristatus) oldukça gelişmiştir. Bunlar alglerle beslendikten sonra gelip deniz kenarında dinlenirlerken tuzu burun boşluklarından bir buhar bulutu gibi püskürterek atarlar.
Tüm yaşamlarını okyanuslarda geçiren Pelamis ve Laticauda türü yılanlar ise, tuzu dillerinin alt yan taraflarında yer alan dilaltı bezleri ile dışarı atarlar. Laticauda Pelamis
KUŞLARDA BOŞALTIM SİSTEMİ: Böbrekler metanefroz tipinde ve oldukça büyüktür. Koyu kahverenkli olan böbrekler değişik sayıda loblar içerir. Yapıları memelilerdekinden çok sürüngenlerinkine benzer. Böbrek
Her bir böbrekten çıkan uzun üreter (idrar kanalı) kloakın dorsal kısmına açılır. Deve kuşları dışında hiçbir kuşta idrar kesesi yoktur.
Glikoz, tuz, diğer boşaltım maddeleri ve su böbreklerdeki nefronlarla kandan süzülerek, nefron kanalına iletilir. Burada bir miktar su, tuz ve glikoz geri emilir. Kalan kısım üretere geçer. Kuşlarda boşaltım maddesi ürik asit içerir.
MEMELİLERDE BOŞALTIM SİSTEMİ: İnsan vücudunun %55 i sudur ve bu suyun korunması gerekir. Normalde vücudun kazandığı su ile kaybettiği su dengededir.
Memeliler suyu; su, sulu besinler ve besinlerin oksidasyonu sonucu meydana gelen su ile kazanırlar. Buna karşın su kaybı; dışkı, deriden buharlaşma, idrar, süt, ter ve akciğerlerdeki buharlaşma şeklinde kaybederler.
ÜRE: Boşaltım ile vücuttan uzaklaştırılan maddelerin başında ÜRE gelir. Proteinlerin metabolizma sonucu parçalanmaları ile vücut için toksik bir sıvı olan amonyak açığa çıkar. Zehir oranı oldukça yüksek olan amonyak suda kolayca erir.
Bir insanın her bir litre kanında bulunacak 1 mg amonyak o insanın ölümüne neden olur. Bunun için o maddeden çabucak kurtulmalıdır. Ancak bu maddenin boşaltım sisteminden amonyak olarak değil, üre olarak atılması gerekir.
Bu nedenle amonyak, karaciğere gönderilir ve üreye dönüştürülür. Aslında ürede vücut için çok zararlıdır. Ancak vücut; amonyağa göre üreye 100 bin kez daha dayanıklıdır. Sonuçta üre böbreklerimiz tarafından süzülerek idrar yoluyla vücuttan uzaklaştırılır.
BÖBREĞİN YAPI VE FONKSİYONLARI Büyük bir fasulyeye benzeyen çift organlardan biridir. Karnın arka tarafında, yan duvarlarda bulunurlar. Böbrekler, akciğerler ile zararlı maddelerin vücuttan uzaklaştırılması esasına göre çalışırlar. Tüm kanı sürekli olarak süzerler.
Böbreğin işlevsel olan en küçük birimine Nefron denir. Nefron şu yapılardan oluşur. Glomerulus - Bowman kapsülü - Proksimal tübül - Henle kulpu (İnce tübül) - Distal tübül ve İdrar toplama kanalları dır. Glomerulus ve Bowman kapsülünün birleşmesinden oluşan yapıya ise Renal korpüskül veya Malpighi korpüskülü (cisimcik) olarak adlandırılır.
Her bir böbrekte bir milyondan fazla nefron bulunur. Nefronlar böbreğin içinde en az yer kaplayacak şekilde yerleştirilmişlerdir.
GLOMERULUS: Afferent arteriyol ile efferent arteriyol arasında uzanan çok parçalı kılcal damar yumağına Glomerulus denir. En önemli özelliği iki arteriyol arasında bulunmasıdır. Fonksiyonu: Esas fonksiyonu filtrasyondur. Kalbin pompalama gücü ile sağladığı hidrostatik basınç, plazma proteinlerinin osmotik basıncından fazla olduğu için glomeruluslarda filtrasyon görülür.
TÜBÜLLER: Glomerulus kılcallarından süzülen filtrat (süzüntü) yapı bakımından kan plazmasına benzemekle birlikte içinde protein ve proteine bağlı maddeler bulunmaz. Eğer bütün filtrat geri emilmeyerek (rezorpsiyon) vücuttan dışarı atılsaydı hayatın devamı mümkün olmazdı. Glomerular filtratın büyük kısmı tübüllerden geri emilerek tekrar kana karışır. Zararlı maddeleri ihtiva eden kısım geri emilmez ve idrar oluşturularak dışarı atılır. Nefronun yapısında Proksimal tübül, Henle kulpu ve Distal tübül olmak üzere üç ayrı tübül vardır.
PROKSİMAL TÜBÜL FONKSİYONU: Aktif taşınmanın çoğu proksimal tübüllerde olur. Buradan en çok Glikoz, sodyum, su, karbonik asit, fosfat ve potasyum rezorbe olur.
Glikozun, sodyumun ve suyun geri emilimi: Kan ve dokularda bulunan tek karbonhidrat Glikozdur. 100 ml kandaki miktarı, 90-110 mg kadardır. (Normal glikoz düzeyi). Glikoz tübüllerden bir taşıyıcı moleküle bağlanarak geri emilir. Buradan hücrelerarası sıvıya, oradan da kana geçer. Bol karbonhidratlı besin alındıktan sonra bile kan glikoz düzeyi 100 ml de 140 mg ı pek geçmez. Ayrıca miktarı miktarı 100 ml de 180 mg ı aşmadıkça böbrek tübüllerindeki taşıma sistemi tarafından geri emilerek kana geri gönderilir. Ancak bu eşik değer aşılırsa taşıma sistemi bu fazlalığı taşıyamaz ve idrarda glikoz görülmeye başlar. Buna Glikozüri denir.
Sodyum aktif transport ile geri emilir. Glomerular süzüntüde bulunan sodyumun % 87 si proksimal tübüllerden geri emilerek kana geçer. Suyun geri emilimi pasif olarak ve sodyumun geri emilmesini izleyerek olur. Proksimal tübüllerden suyun büyük bir bölümü hızla emilir.
HENLE KULPU FONKSİYONU: Burada bulunan bir mekanizma ile süzüntü konsantre edilir. Sodyum ve klor henle kulpunda dokuya geçer ve burada çok yüksek bir konsantrasyonda bulunur. Aynı bölgeden geçen idrar toplama kanalları içinde bulunan su, dokuda bulunan tuz konsantrasyonu nedeniyle bu dokuya geçer. Böylece toplama kanalında bulunan idrar, su kaybederek yoğunlaşır.
Henle kulpundan, tübüllere dakikada 16 ml süzüntü geçer. Bir dakikada oluşturulan idrar miktarı ise 1 ml dir. Bu demektir ki ; dakikada 15 ml süzüntü distal tübüller ve toplama kanallarından geri emilmektedir. Susuzluk gibi durumlarda vazopressin salgılanarak suyun vücutta tutulması sağlanır. Böyle durumlarda su geri emildiği için, idrar olabildiğince yoğunlaşır. Ancak bunu da bir sınırı vardır.
İDRAR OLUŞMASI: Böbrekler vücudun su miktarı hakkında şaşmaz bir duyarlılığa sahiptir. İdrar miktarını azaltarak ya da çoğaltarak bu miktarı dengede tutar. Böbreklerde idrar oluşumu 3 aşamada gerçekleşir. 1. Filtrasyon (süzülme) 2. Rezorpsiyon (geri emilme) 3. Sekresyon (salgılama)