ÜN TE 13
Enerji veren besin maddeleri sonuna kadar metabolizmaya uğrarsa, yani tam okside olurlarsa, son ürün ve H 2 O dur. Bu nedenle moleküler oksijene ihtiyaç vardır. Bazı bir hücreli anaerob canlılar oksijensiz ortamda yaşayabilirler. Bunların dışında kalan bütün canlılar yaşamak için oksijene muhtaçtırlar. Canlı hücre ile ortam arasında gaz alışverişi daima gazların hücre zarından içeri veya dışarı difüzyonu ile olur. Tek hücreliler dış ortamla doğrudan doğruya temas halinde olduklarından alma ve verme kolaylıkla yapılır. Bu nedenle özel bir solunum sistemine ihtiyaç yoktur. Bitkilerde Solunum : Stoma Lentisel (Kovucuk) Kök şeklinde yapılarla yapılır. Hayvanlarda Solunum : Sünger ve sölenterelerde özel bir solunum yoktur. Bulunduğu ortamla temas halinde olduğu için gerekli gaz alış verişi hücre zarından difüsyonla gerçekleşir. Sünger Sölentere 1. Deri Solunumu : Deri solunumu yapan canlılarda vücut yüzeyi nemli olmalıdır. Deri yüzeyi tek katlı epitelle örtülüdür. Gaz alış verişi difüzyon kurallarına göre gerçekleşir. Örn: Halkalı solucan, bazı yuvarlak solucanlar, kurbağa ve semenderler gibi... Deri solunumu yapanlarda derinin nemliliği mukoza tabakası tarafından salgılanan mukus ile olur. Ergin kurbağada akciğer yüzey alanı yeterli olmadığı için deri solunumu ile solunum kapasitesini artırırlar. Deri solunumu yapan hayvanlar genellikle yüzey alanının vücut hacmine oranını artırmak için küçük, ince ve yassı vücuda sahiptir. 351
2. Solungaç Solunumu : Bazı solucanlarda, yumuşakçalarda, bazı kabuklularda, balıklarda ve kurbağanın larva döneminde solungaç solunumu görülür. Solungaçlar bulundukları yere göre dış ve iç solungaç olarak ikiye ayrılır. Dış solungaçlar ipliksi, tüysü ve yaprak şeklindedir. Kurbağanın larva dönemininin ilk başlarında, akciğerli balıklarda görülür. İç solungaçlar kemikli balıklarda, kıkırdaklı balıklarda bazı yumuşakça ve kabuklularda görülür. Kemikli balıkların solungaçları başın iki yanında solungaç boşluklarında bulunur. Solungaç boşluklarının ön tarafı ağza, arka tarafı yutağa bağlıdır. Üzerleri de kemikten yapılmış, açılıp kapanabilen solungaç kapaklarıyla (operklum) örtülüdür. Kıkırdaklı balıklarda solungaç kapağı yoktur. Dikenli sırt yüzgeci Yumuşak sırt yüzgeci Kuyruk yüzgeci Burun delikleri Solungaç Göz Ağız Yan yüzgeçler Yanal çizgi Kuyruk Karın yüzgeçleri Pullar Anüs Anal yüzgeci Her solungaç boşluğunda dörder tane solungaç yayı bulunur. Bu yayların iç kısmında bulunan solungaç dikenleri yutulan sert cisimlerin ve besinlerin solungaç yapraklarına girmesini önler. Her bir solungaç yayı ikişer sıra halinde dizilmiş solungaç yayprağından oluşur. Bir solungaç yaprağı ise, geniş yüzeyler oluşturmak amacıyla, tek sıralı epitel hücreleriyle çevrilmiş, bir tane atar damar, bir tane toplar damar ve aralarındaki bol miktarda kılcal damardan oluşur. Solungaçlar bu yüzden kırmızı görünür. Balık solunum yaparken ağız açılır ve solungaç kapakları kapanır. Bu bir çeşit su pompalama işlemidir. İçinde çözünmüş olarak bulunan su, ağızdan girip solungaç yaprakları arasından geçer. Suda çözünmüş olarak bulunan oksijen, solungaç yaprağındaki epitele, oradan da kılcallara difüzyonla geçer. Aynı şekilde, kılcallardaki kanda bulunan karbondioksit solungaç yaprağındaki epitele ve oradan da suya geçer. Çözünmüş oksijeni azalmış ve karbondioksit içeriği artmış olan su, balığın ağzının kapanıp solungaç kapaklarının açılmasıyla dışarı verilir. Bazı balıkların bu şekilde verimli bir pompalama sistemleri yoktur. Bu yüzden ağızları açık biçimde sürekli yüzmeleri gerekir. Havadaki % 20'lik oksijene karşılık sudaki oksijen oranı % 2 3'tür. Balıklar bu az miktardaki oksijenden en etkin biçimde faydalanmak için, "ters akım alışverişi" olarak bilinen bir mekanizma geliştirmişlerdir. 352
Su Solungaç Kulakç k Kar nc k Bu mekanizmada kılcaldamarlar içindeki kanın akış yönü ile dışarıdaki suyun akış yönü birbirine zıttır. Bu sayede oksijen bakımından zengin olan su, her zaman oksijen bakımından fakir olan kanla karışırlar. Bu durum da çözünmüş gazın kan ve su arasındaki değişim hızını artırır. Balık, bu mekanizma sayesinde suda bulunan oksijenin % 85'ini alabilir. Solungaçlar kıvrımlı yapıya sahiptir. 3. Trake Solunumu : Karada yaşayan eklem bacaklılardan böcekler ve çokayaklılarda görülür. Örümceklerde kitapsı akciğer ile solunum yap l r. (Trakeler kitap sayfaları gibi yan yana dizilim gösterir.) ¾ Böceklerin kanında O2 ve taşınmaz. Böceklerin kanında solunum pigmenti bulunmaz. Trake solunumu evrime göre karaya uyum adaptasyonlarındandır. Trakeoller ince, geniş ve nemlidir. Böceklerin karın bölgesinin altında bulunan stigma adlı açıklıktan gaz alış verişi gerçekleştirilir. Vücut kasları gevşediği zaman atmosfer oksijeni içeri alınır, vücut kasları kasıldığı zaman doku hücrelerinden trake borularına geçen karbondioksit amosfere verilir. Trakeol Trake borusu Dallanm trake sistemi Hava keseleri Kas Stigmalar Trakeler S v dolu trakeoller Hava dolu trakeoller 353
4. Akciğer Solunumu : Ergin kurbağa, sürüngen, kuş ve memelilerde görülür. Akciğerlerin yüzey alanı genişliği enerji ihtiyacına göre değişir. SEMENDER KURBAĞA SÜRÜNGEN KUŞ MEMELİ Kuşlarda hava kesesi vardır. Kuşlarda alınan havanın akım yönü ile kanın akım yönü terstir. Kuşlarda zarsı diyafram vardır. ¾ Kuşlarda kemiklerin için hava ile doludur. Şekilde; Ön hava keseleri Hava Ön hava keseleri Hava Arka hava keseleri Trake Arka hava keseleri Trake Soluk alma : Hava keseleri dolar. Soluk verme : Hava keseleri bo al r akci erler dolar. Soluk alma sırasında arka hava keseleri oksijen ile dolarken, ön hava keselerine akciğerlerden karbondioksit geçer. Soluk verme sırasında arka hava keselerindeki oksijen akciğerlere geçerken, ön hava kesesindeki karbondioksit atmosfere verilir. 354
Memelilerde akciğerlerinde alveoller vardır. Alveoller solunum yüzey alanını artırırlar. Memelilerde kaslı diyafram vardır. Memelilerin olgun alyuvarları çekirdeksizdir. Bunun sağladığı avantaj daha fazla solunum gazı taşımaktır. ¾ Alınan hava emme kuvveti ile akciğerlere iletilir. İnsanda Solunum Yollar : Göğüs boşluğunda yer alan memeli akciğerleri, süngerimsi ve nemli epitel yapıya sahiptir. Dallanmalar gösteren bir borucuklar sistemi havayı akciğerlere iletmektedir. Burun deliklerinden giren hava ısıtılır, nemlendirilir ve filtre edilerek yutak bölgesine gelir. Yutakta bulunan kapak yemek borusunu kapatarak havanın sadece nefes borusuna yönlendirilmesini sağlar. Hava larinksle (ses tellerinin bulunduğu bölge) nefes borusuna gelir. Nefes borusuna gelen hava bronş bronşcuk alveollere gelir. Yutak Yemek borusu Soluk borusu Epiglot K k rdak K k rdak Larinks Bron cuk atar toplar Sa bron Bron cuklar Plevra Sol bron Alveol Alveoller aras bölme Ses telleri Diyafram Nefes borusunda bulunan hiyalin kıkırdak nefes borusunun açık kalmasını sağlar. Alveoller ince, geniş ve nemlidir. Gaz alışverişi alveollerle kılcallar arasında difüzyon kurallarına göre yapılır. Açıklama: Hava dışarı verildiğinde, larinksteki bir çift ses teli, buradaki kasların istemli olarak kasılması sonucu gerilir ve titreşir. İnce sesler, tellerin iyice gerilmiş durumdaki hızlı titreşimler sonucu oluşur, kalın sesler gevşek ve yavaş titreşim yapan tellerden oluşur. Açıklama: Akciğerleri saran zara plevra adı verilir. Akciğerle plevra arasında kaygan sıvı ve negatif basınç vardır. Açıklama: Alveollerden ekzositozla salgılanan lipoprotein kompleksi; Alveollerin yüzey gerilimini azaltır. Alveollerin pörsümesini önler. Kılcallardan alveollere daha az su geçer ve solunum yoluyla su kaybı azalır. Alveollere esneklik kazandırması sayesinde havanın dışarı atılması daha kolay olur. Kan sıvısının alveol boşluğuna dökülmesini önler. Yabancı partiküllerin atılmasına yardımcı olur. Oksijenin çözünmesine yardım eder. Bronşial mukusta kayganlık sağlar. 355
Solunum pigmentleri: Hemoglobin Fe 2 K rm z renk Hemosiyanin Cu 2 Mavi renk solunum pigmenteri protein yap l d r. En önemli özellikleri Hemoerittin Fe 2 K rm z renk solunum gazlar ile tersinir reaksiyona girmeleridir. Klorokrourin Fe 2 Yeflil renk Bütün omurgalılarda solunum pigmenti hemoglobindir. Omurgalılarda hemoglobin alyuvar içerisinde bulunur. Omurgasızlarda genellikle solunum pigmenti plazmadadır. Hemoglobin plazmada bulunsaydı, çözünürlük özelliğinden dolayı kanın yoğunluğunun aşırı artması sonucu kalbin çalışma gücü pompalamaya yetmez ve dokulara gerekli oksijenin taşınması gerçekleşmezdi. Solunum merkezi omurilik soğanıdır. Yükseklere çıkıldıkça; Atmosfer basıncı azalır. Atmosferdeki oksijen azalır. ¾ Kandaki CO2 Kanın ph ı düşer. Omurilik soğanının uyarımı artar. Kalbin çalışması artar. Nefes alış verişi artar. Kırmızı kemik iliğinin uyarımı artar. Alyuvar üretimi artar. Akciğerin etrafını çeviren zar plevradır. Akciğerler ile akciğer zar arasında bulunan sıvı akciğerlerin esnemesini kolaylaştırır. Atmosfer ile akciğerler arasında gerçekleşen gaz alış verişine dış solunum adı verilir. Akciğerlerle hücre arasındaki gaz transferine de iç solunum adı verilir. Nefes alışveriş mekanizması : Atmosfer Atmosfer N 2 Su buhar N 2 Su buhar Akciğerdeki basınç atmosfer basıncından az olduğunda nefes alma gerçekleşir. Akciğerdeki basınç atmosfer basıncından büyük olduğunda nefes verme gerçekleşir. Nefes vermede akciğerlerin geri yaylanma basıncının etkisi vardır. Geri yaylanma basıncı akciğerlerin yapısındaki elastik lifler etkisiyle ve pleura boşluğundeki sıvı tabakasının oluşturduğu yüzey gerilimi ile sağlanır. Atmosferden alınan oksijenin yakşalık %30 u akciğerden kılcallara difüzyon eder geriye kalan oksijen atmosfere verilir. Alınan havadaki azotun tamamı tekrar atmosfere verilir. ¾ Atmosfere verilen havadaki CO ve su buharı oranı yüksektir. 2 356
Nefes borusu Nefes alma Nefes verme Diyafram kas düzle ir. (Kas l r) skelet kas kas l r. Gö üs içi bas nç azal r. hacmi artar. Kar n iç bas nc artar. Kar n iç hacmi azal r. Diyafram kas kubbele ir. (Gev er) skelet kas gev er. Gö üs içi bas nç artar. hacmi azal r. Kar n iç bas nc azal r. Kar n iç hacmi artar. Solunum Gazlarının Taşınması : 1. Oksijen Taşınması : Oksijen ta nmas % 98 Hemoglobin ile (Hb = Oksihemoglobin eklinde) % 2 Plazmada çözünmü halde Alveol Alyuvar k lcaldamar Doku k lcaldamar KHb KHb KHb KHb Çözünmü Aç klama : Hemoglobinin oksijen bağlaması kah ph'ının yükselmesi gerekir. Bu durumda kandaki karbondioksitin alveole geçmesi ile gerçekleşir. 357
2. Karbondioksit Taşınması : Karbondioksit HCO 3 (Bikarbonat iyonlar ) Plazmada çözünmü halde Hb (Karbominohemoglobin) H 2 CO 3 (Karbonik asit) Proteinlere ba l halde ¾ Karbondioksitin en önemli taşınma şekli HCO 3 iyonları şeklindedir. Bikarbonat iyonları doku alyuvarlarında oluşur, kan plazmasında taşınır. H Hb Hb HCO 3 HbH HbCO2 Doku k lcal Alveol H Hb Hb HCO 3 HbH HbCO2 k lcal H HCO 3 H HCO 3 H 2 CO 3 H 2 CO 3 Karbonik anhidraz enzimi Karbonik anhidraz enzimi H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Alveol Açıklama: Suların derinliklerine dalındıkça dış basınç artmaya başlar. Dış basıncın artmasına bağlı olarak kandaki gazların çözünürlüğü artar. Ani olarak su yüzeyine çıkılırsa dış basıncın hızla azalması sonucunda kanda çözünmüş olan gazlar (özellikle azot) serbest hale geçer. Gazların serbest hale geçmesi sonucunda kanın pompalanması zorlaşır, kalp kanı daha kolay pompalayabilmek için daha güçlü kasılmaya başlar. Bunun sonucunda artan kan basıncı ince damarlarda patlamaya neden olur. Bu olaya vurgun adı verilir. Açıklama: Aktif dokularda bol oksijen kullanmayı sağlayan faktörler şunlardır. 1. 2. 3. Oksijenin hemoglobinden ayrılmasını kolaylaştıran faktörler, Kan ph'ının düşmesi Oksijen oranının azalması Vücut ısısının artması Kılcal damar sayısının ve çapının artması. Dokuda kan akımının artması. Açıklama: Karbonmonoksit hemoglobinle oksijene göre daha kolay birleşir, fakat daha zor ayrılır. Bu nedenle sigara içerlerde hemoglobinin oksijen taşıma kapastesi azalır. 358
Solunuma Ba l Asidozis : Kanda birikimi : Solunumun felç olmas. Bronş ve bronşcukların daralmas. Alveollerin elastikiyetini kaybetmesi. Alveollerin s v ile dolmas. (Akci er ödemi) Solunuma Ba l Alkalozis : ¾ Solunumun çok artmas ile fazla CO2 at lmas, kanda dolay s yla H 2 CO 3 deriflimi düfler. Ateflli hastal klar Enfalitis (Viral enfeksiyon) Salisilik asit zehirlenmesi hiperventilesyona (Daha h zl ve derin nefes al nmas na) neden olurlar. Metabolizmaya Ba l Asidozis : Metabolik bozukluk sonucu kanda asit bilefliklerin artmas. (Şeker hastal nda ketoasitlerin meydana gelmesi gibi) ¾ Afl r ishal sonucu sindirim yolundan HCO 3 kayb. (HCO 3 kana giren asitleri nötralize eder.) Düzeltme reaksiyonlar : ¾ Asidozis ya CO2 birikimi ya da kana metabolik asitlerin fazla girmesi sonucu ortaya çıkar. ki yolla düzeltilir. Solunumla: ¾ Solunum art r larak fazla CO2 uzaklaflt r l r. ¾ Metabolik asitlerin ürünü H kan n depo alkalisini HCO 3 taraf ndan tutulur ve solunumla ortadan kald r l r. Böbreklerle: ¾ Böbrekler daha çok H uzaklaflt r l rlar ve daha çok HCO 3 emerler. Böylece kan n alkali deposu ( HCO 3 ) kana kazand r l r. (Asit azalt l r, alkali ço alt l r.) Metabolizmaya Ba l Alkalozis : ¾ Fazla H kayb. Devaml kusma sonucu HCI asidi kayb. Haz ms zl k ve ülser için fazla antasit (anti asit) ilaçlar n al nmas. Vücut s v lar na (kana) fazla alkali bilefliklerin ilavesi. Düzeltme reaksiyonları : 1. CO2 kaybı ile H azalınca solunum yavaşlar. 2. H iyonu azalınca böbrek kanallarına yeteri kadar H verilemez. HCO 3 emilimi azalır. HCO 3 beraberinde Na iyonlarınıda götürür. Kanın depo alkalisi olan NaHCO 3 azalır. Solunum yavaşlaması ile kaybı azalır. ve H 2 O alyuvarda reaksiyona girerek. H 2 CO 3 oluşturarak H ve HCO 3 iyonlarına ayrışır. Böylece kan ph'ı normale dönüştürülür. Bu evrede idrar alkaliktir. Solunum merkezini etkileyen merkezler: ¾ Kanda ve beyin omurilik sıvısında H artışı. ¾ Bazı reseptörleri etkileyen kan pco2 2, ph'ı. Akciğerin gerilme reseptörleri. Acı ve ağrı reseptörleri. Vücut sıcaklığı. Derideki sıcaklık reseptörleri. Kaslardaki mekanik ve kimyasal reseptörler. Bazı hormonlar. 359