MBG 112 Biyoloji II Ders 18

SİNDİRİM, BOŞALTIM ve
OSMOREGÜLASYON SİSTEMİ
Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER
1.Sindirim Sistemi Türleri
Omurgasız sindirim sistemleri torbalardan veya
tüplerden oluşur.
Cnidaria’lar ve yassı kurtlar da gastrovaskular boşluğu
yalnızca tek bir açıklıktan oluşan eksik bir sindirim
sistemi şeklindedir (Şekil 48.1).
Bunun tersine komple bir sindirim sistemi tek-yönlü
bir tüp şeklinde olup, ağızdan – anüse doğru yol alan,
sindirim organları içeren bir yapıdır.
Omurgalı sindirim sistemlerinde canlının diyetine bağlı olarak
şekillendirilen, şekillenmiş çok özel yapılar bulunur.
Gastrointestinal sistem ağız ve yutak ile başlar, yemek borusu,
mide, ince ve kalın bağırsaklarla devam eder, kloaka veya
rektum ve anüs ile sonuçlanır (Şekil 48.3).
Bu borusal yolun yapısında dört doku katmanı ayırt edilir.
Bunlar mukoza, submukoza, muskularis ve seroza
tabakalarıdır (Şekil 48.4).
2. Ağız ve Dişler: Gıdanın Yakalanması ve Parçalanması
Omurgalı dişleri aldıkları farklı gıda maddeleri tiplerine
uygundur.
Kuşlarda diş yoktur. Ancak yiyecek ile aldıkları küçük çakıl
taşlarını öğütmek için bir taşlık vardır.
Memelilerin dişleri kendi beslenme alışkanlıklarını yansıtır ve
ona uygun adaptasyon gösterir (Şekil 48.6).
Ağız boşluğu yemeğin ilk işlendiği ve yendiği yerdir.
Tükürük bezlerinden salınan tükürük yardımıyla, gıda nemlendirilir.
Tükürüğün içeriğinde yer alan amilaz ile ve çiğneme hareketi
yardımıyla, nişasta ve besin parçalanarak sindirim başlar.
Yutkunma, bir kez başladı mı istemsiz olarak devam eder (Şekil 48.7).
3. Özofagus ve Mide: Sindirim Erken Safhaları
Yemek borusu kas kasılmaları yardımı ile yemeği mideye taşır.
Ritmik kas kasılmaları ve rahatlamadan oluşan bu işleyiş, Peristaltik
hareket (peristaltism) adını alır.
Gıdayı mide doğru iten bu hareket ile gıda mideye gelir.
Mide; besinleri asidik olarak parçalayan bir "tutma istasyonu" gibi
görev alır.
Mide’de, hidroklorik asit bulunur ve bu vasıtayla yiyeceklerin bağlarını
ve yapısını bozar.
Gıda da yer alan proteinlerin bağları aktif bir proteaz yardımıyla
değişime uğratılır pepsinler, pepsinojene dönüştürülür.
Mide suyu ve besin karışımı, kimüs (Chyme) adını alır.
Bu şekilde pilor sfinkter boyunca ilerler ve ince bağırsaklara gelir.
•İnce bağırsakların yapısı, sindirim ve besin alımı için
uzmanlaşmıştır.
•İnce bağırsak yüzey alanı, parmak benzeri çok sayıda
villuslar ile kaplıdır (Şekil 48.10).
•Duodenum ise pankreas ve karaciğer sindirim
salgılarının döküldüğü bir barsak kısmıdır.
•İnce barsaklar da sindirimde kullanılan diğer salgıları
salgılayan organlar ise tükürük bezleri, pankreas,
karaciğer ve safra kesesidir (Şekil 48.11).
Pankreas sindirim enzimler ve bikarbonat salgılar, karaciğer safra salgılar ve salgıyı
safra kesesinde depolar.
Safra’nın görevi küçük damlacıklar halindeki yağları dağıtmaktır.
Emilen besinler kan veya lenf kılcal damarları yardımıyla taşınır.
Kan dolaşımına geçen amino asitler ve monosakkaritler; epitel hücrelerine aktif
taşıma ile veya kolaylaştırılmış difüzyon tarafından ulaştırılır (Şekil 48.12).
•Yağ asitleri ve monogliseridler basit difüzyon ile epitel hücreleri
içine alınırlar.
•Onlar yağ damlacıkları şeklinde lenfatik sistemde bulunurlar.
•Bu moleküller kana geçtiğinde hepatik portal ven yoluyla
karaciğere taşınırlar.
•Kalın bağırsağın görevi ise, sindirimden sonra kalan atık madde
ve posaları ortadan kaldırmaktır.
•Kalın bağırsak, bu aşamalardan geçip gelmiş olan yığındaki kalan
suyu emer ve atık malzeme yığınlarını rektuma iletir.
5.Omurgalı Sindirim Sistemleri İçinde Görülen
Varyasyonlar
 Geviş getiren hayvanlar (=Ruminantların) yedikleri besinleri
tekrar ağızlarına getirerek yeniden çiğneyebilirler.
 Bu tür hayvanların dört odacıklı mideleri vardır.
 Bunlar, işkembe bökenek (=retikulum; ağ yapı, ağcık)
şirden(=omasum) ve kırkbayır (=abomazum)’dan oluşur.
 Yiyecekler başlangıçta, fazla çiğnenmeden, işlenmeden
işkembeye alınır.
 Oradan yeniden çiğnemek için ağıza geri getirilir.
 Ön mide denilen bu kısım fermantasyonda olan birçok kez
evrim geçirmiş bir bölgedir.
Bu evrim basamaklarında bu ön mide bölgesinin alanı
büyümüş mikrobiyal fermantasyon için birçok türlerde evrim
geçirmiştir.
Bazı otçul ama bu grupta olmayan canlılarda aynı bölgede
lizozim değişiklikleri gelişmiştir.
Geviş getirenlerden farklı diğer otçul canlılar da farklı
(=alternatif ) sindirim yapıları ve stratejileri görülür.
Bazı otçul hayvanlar, mide ötesinde bulunan çekum adı
verilen, barsakların girişinde ve/veya içinde yer alan farklı
mikroorganizma türleri yardımıyla selülozu sindirirler.
6. Sindirim Sisteminin Nöral ve Hormonal Düzenlenmesi
•Gastrointestinal sistemin faaliyetleri sinir ve endokrin sistemler tarafından
koordine edilir.
•Duodenal hormonlar duodenuma kimüs (Chyme) geçişini düzenlerler.
•Yüksek yağ içeriğine sahip kimüs kolesitokinin (Cholecystokinin; CCK)
ve gastrik inhibitor peptit salınımını (Gastric inhibitory peptide,GIP)
uyarır.
•Düşük kimüs pH’sı salınımını daha da uyarır.
•Buna karşılık, CCK salınımını, pankreas enzimlerini ve safra’yı uyarır.
•Salınımın olması da bikarbonat miktarını artmasını uyarır.
7. Yardımcı Organların Fonksiyonu
Karaciğer, canlının iç dengesini korumak için kimyasal değişiklikler
yapar.
Karaciğer’in yaptığı bu düzenleme görevine, detoksifikasyon, steroid
hormon düzenlenmesi, kan plazması içinde bulunan protein üretimi
ve seviyeleri düzenlenmesi dahildir.
Kan şekeri konsantrasyonları ayarlanması en önemli eylemlerden
biridir.
Bu düzenleme insülin ve glukagon ile sağlanır.
İnsülin kan şekerini düşürür ve glikojen depolarını artırır.
Glukagon ise kandaki glikoz miktarını arttırır ve dolayısıyla glikojen
kullanımını (parçalanmasını) artırır.
8. Gıdalardan Gelen Enerji, Enerjinin Harcanması, ve Temel Besinler
Canlının farklı aktiviteler için harcadığı efor metabolizma hızını artırır.
Bazal metabolizma hızının en düşük olduğu durum istirahat halinde
olduğu durumdur.
Canlının yaptığı her aktivite bir metabolik hız artışına yol açar.
Gıda alımı nöroendokrin sistemin kontrolü altındadır.
Gıda alımı, leptin ve insülin hormonu tarafından düzenlenir ve
enterogastron’lar ve nöropeptit tarafından kontrol edilir (Şekil 48.20).
Hayvanlar için temel besinleri vücut üretemez. İnsanlar, 13 vitamini, bazı
esansiyel amino asitleri, temel mineralleri ve belli bir oranda yağ asitlerini
vücudunda işleyebilir, diğer ihtiyaçları besin olarak almak durumundadır
(Tablo 48.2).
OSMOREGÜLASYON ve BOŞALTIM SİSTEMİ
1.
Osmoregülasyon alınan ve kaybedilen suyun ve solusyonların
dengesi
 Osmoz suyun çok yoğun ortamdan, az yoğun ortama pasif difüzyonuna
verilen isimdir (Şekil 44.2).
 Hücrelerin su dengesi kazandıkları-elde ettikleri ve kaybettikleri su
miktarına bağlıdır, buna osmoregülasyon adı verilir.
 Bu proses-işleyiş, canlı vücudunun içinde ki ve bulunduğu çevre şartlarına
bağlı olarak vücut dışındaki su akışı-döngüsüdür ve osmoz ile kontrol edilir.
 Sıvı-su döngüsünde (Osmoconformers); sucul organizmalar genellikle
isoosmatik (iç-dış eş miktarda sıvı yoğunluğu) bir yapıya sahiptirler ve bu yapı
osmolarite (sıvı yoğunluğu-miktarı) ile ayarlanmaz.
 Bu durum deniz ve tatlı su arasında göç ederek hayatını sürdüren kızıl somon
(Oncorhynchus nerka) balığı gibi örneklerde osmokonformasyon önemli bir
özelliktir (Şekil 44.3).
 Deniz balıkları yoğun bir tuz solusyonu içinde oldukları için devamlı su kaybederler.
 Dolayısıyla bu suyu yerine koymak için devamlı vücutlarına ağızdan deniz suyu alırlar.
 Böylece içtikleri deniz suyunun içindeki tuzları sindirim sistemlerinde elemine ederler,
böbrekleri ve solungaçları vasıtasıyla vücutlarından uzaklaştırırlar.
 Tatlı su balıklarında ise olay tam tersine işler.
 Vucutları yoğun dış ortam seyreltik olduğu için devamlı vücut dışına su çıkarmaları gerekir.
 Bu tür balıklarda ağızdan hiç su almazlar ve yüksek oranda su içeren idrar yardımıyla
vücutlarındaki fazla suyu uzaklaştırırlar (Şekil 44.4)
Tersine, osmoregülasyon su alımını ve kaybını, özellikle hipoosmotik (hypoosmotic) ve
hiperosmotik (Hyperosmotic) ortamlarda göreceli olarak, yani en dengeli olacak şekilde
düzenler (Şekil 44.2).
Karasal hayvanlarda su kaybı ise salgı organlarının yardımıyla korunmaya çalışılır.
Bazı durumlarda su kaybı karasal hayvanların hayatını tehdit edecek duruma gelebilir.
Kalıcı bir su kaybı söz konusu olacaksa bazı hayvanlar buna adapte olurlar ve anhidrobiyoz
(Anhydrobiosis) adı verilen uyku (Dormansi) haline geçerler.
Bu durumda örneğin; su ayıları (tardigrade), sulu ortamlarda vücudunda yer alan yaklaşık %85
oranındaki suyu, su sıkıntısı olan durumlarda %2’nin altına indirebilir (Şekil 44.5)
Canlıda kaybedilen sıvıların geri
kazanılması ve /veya düzenlenmesi epitel
dokusunu oluşturan, epitel hücreleri
tarafından kontrol edilebilir/edilir.
Örneğin bilinen yegane deniz suyu içer
kuş olan martılarda, tuz düzenlenmesi
çok uzun yıllar araştırılmıştır.
Alınan fazla tuzun çok az bir kısmının
idrarla uzaklaştırıldığı, büyük kısmının
ise sodyum-klorür (NaCl) şeklinde nasal
(burun) akıntı olarak uzaklaştırıldığı
tespit edilmiştir (Şekil 44.6).
2. Canlılarda oluşan azotlu atıkların filogenetik ile
bağlantılı olarak farklılığı
 Protein ve nükleik asit metabolizması sonucunda genellikle azot bazlı atıklar
oluşur.
 Canlı gruplarında karşımıza üç farklı azot atığı çıkar.
 Bunlar; amonyak, üre ve ürik asittir (Şekil 44.7).
 Canlıların çoğunda bu atıkları amonyak formunda vücudundan uzaklaştırır.
 Memeliler ve yetişkin amphibia grubu amonyağı daha az zehirli olan üre haline
çevirerek vücutlarından uzaklaştırırlar.
 Bu durum aynı zamanda minumum su kaybı demektir.
 Böceklerde, sürüngenlerin çoğunda ve kuşlarda amonyak, üre gibi çok az su
içeren, geri kazanımı zor bir atık olan ürik aside çevrilerek vücuttan atılır.
Hayvanlarda görülen bu faklı azotlu atıklar canlıların
evrimsel tarihlerine ve çevrelerine bağlı olarak değişir.
Atıkların miktarındaki değişkenlik ise hem
hayvanların kendi vücutlarındaki enerji
metabolizması, yani anabolizma-katabolizma miktarı
ile hem de beslenme şekline bağlı protein miktarına
bağlı olarak düzenlenir.
3. Boşaltım sistemlerindeki
çeşitlilik, tübüler yapılarında
yer alan farklılıklara bağlı
olarak ortaya çıkar.
Hayvanlarda karşımıza çıkan boşaltım
sistemlerinden çoğu dört basamakta çalışır.
Bunlar;
1.Filtrasyon (Filtration, Filtrasyon)
2.Reabsorbsiyon (Reabsorbtion, Yeniden
emilim)
3.Sekresyon (Secretion, Salgılama)
4.Ekskreyon (Excretion, Atılma) adını alır.
 Omurgasızlar içinde yassı kurtlarda protonefridia (Protonephridia)
(Şekil 44.9), toprak solucanlarında metanefridia (Metanephridia)
(Şekil 44.10) ve böceklerde Malpighi tüpleri yer alır (Şekil 44.11).
Vertebratlarda, böbrekler hem osmoregülasyonu hem de boşaltım
işlevini yerine getirirler (Şekil 44.12).
Boşaltım tübülleri [Nefronlar ve toplayıcı kanallar (Collecting
ductus) dahil olmak üzere] ve kan damarları memeli böbreklerinde
paketlenmiş şekilde yer alır.
Kan damarlarındaki basıncın gücü ile sıvılar kan damarlarından,
glomeruluslara itilirler, oradan Bowman kapsülü (Bowman’s Capsule)
lümenine geçerler.
Yeniden emilmeyi ve salgılanmayı takiben, filtre edilir ve toplayıcı
kanallar vasıtasıyla toplanırlar.
Üreter ile ürin halinde renal pelvisten, idrar kesesine (Mesane,
Urenary Bladder) aktarılırlar.
4.
Nefronlar, kan filtrasyonu ve onun adım adım
işlenmesi ile organize olurlar/görev yaparlar.
Böbreğin yapısını oluşturan temel unsura nefron (Nephron)
adı verilir (Şekil 44.13).
Nefron içinde seçici salınım ve geri emilim yapabilen proksimal
tüpler (Proximal tubules, inici kollar) sadece suyu dokular
arasına geçiren, tuzları ise geçirmeyen yapıya sahip tüplerdir.
Bunlara inici kollar adı da verilir.
Buradan Henle kulbu (Henle loop)’na gelen tuz içeriği yüksek sıvı,
oradan çıkıcı kollar da denilen distal tüplere (Distal tubules, çıkıcı
kollar) geçerler.
Bu aşamada da sadece eriyebilen/çözülebilen tuzlar dokulara geçilir.
 K+ ve NaCl tuzları canlı için önemlidir.
Bu sırada kanallarda tuz miktarı ayarlanır (Şekil 44.14).
Memelilerde, Henle kulbu’nun görevi bir sıvı akımı ayarlayıcı ve
düzenleyicisi gibidir.
Aynı zamanda böbrek içinde kalan tuz konsantrasyonunu da kontrol eder.
Kanallarda biriken ürenin çıkışı ile böbrekteki su derecelenmesi
ayarlanır ve kontrol edilir.
Doğal seleksiyona bağlı olarak, çeşitli
vertebratlarda nefronların şekli ve fonksiyonu
bu hayvanların yaşadığı çevre şartlarına bağlı
ortaya çıkan osmoregülasyon ihtiyacına göre
şekillenir.
Örneğin, çölde yaşayan hayvanlarda
boşaltımda minumum miktarda su kaybı
(hiperosmotik) gözlenirken (Şekil 44.16),
nemli bölgelerde yaşayan canlılarda daha
sulu (hipoosmotik) bir boşaltım yapısı
gözlenir (Şekil 44.15).
Bunun sebebi; çöl hayvanlarının böbreğinde
Henle kulbu’nun, renal medulla’nın daha
derinlerine inmesi diğerlerinde ise daha kısa ve
yüzeyde olması ile ayarlanır
5. Böbrek fonksiyonlarını düzenleyen hormonal döngüyle
su dengesi ve kan basıncı ayarlanması
Kanda su miktarı arttığında, Hipofiz bezinin arka kısmından salınan antidiüretik
hormon (Antidiuretic hormone, ADH) kandaki bu fazla su miktarını dengeye
getirmek için, böbrek kanallarında ki geçirgenliği arttırarak kanallarda daha fazla su
toplanmasını uyarır (Şekil 44.18).
Bu daha fazla su alınmasını uyaran
sistemi de epitel hücrelerinde yer
alan Aquaporin kanallarını açarak
gerçekleştirir (Şekil 44.19).
Kan basıncı veya volumü değiştiği
zaman beyinden, arterlere
uyartıları getiren sinirler vasıtasıyla
tespit edilir.
Bu durum da jukstaglomerular
yapılar (juxtaglomerular
apparatus), renin salgılar.
Aquaporin kanallarının doğru çalışmamasının şeker hastalığında
(Diabet) görülen aşırı su tüketimi üzerine etkisi olduğu düşünülmüştür.
Bu amaçla; kurbağa oositleri üzerinde aquaporin kanal protein
genleri üzerinde mutasyonlar oluşturulmuştur.
 Böylece oosit hücrelerinde kontrolsüz su alımı olduğu gösterilmiştir
(Şekil 44.20).
Bu durumda anjiotensin II (Angiotensin II), renine cevap
olarak salınır.
Bu durumda arterioller (Atar damarlar) kan akışı hızlanır ve
bunu tetikleyecek olan Aldesteron (Aldosterone) hormonu
salınır.
Böylece kan basıncı arttırılır ve renin salınımı azaltılır.
Bu renin- angiotensin-aldesteron sistemi (renin-
angiotensin- aldosterone system) ADH uyarımları ile kendini
tekrar ederek atrial natriuritik peptit sistemi vasıtasıyla
düzenlenir (Şekil 44.21).
Kaynaklar
 Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell,
Jane B. Reece, Unit 7, Part:44, p: 970-994 Pearson
Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco,
CA 94111.
 Biology / 9th ed (2008)Peter H. Raven George B.
Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan
R. Singer, Chapter 48, p:981-1001. The McGraw-Hill
Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New
York, NY 10020.