DOLAŞIM SİSTEMİ ve GAZ ALIŞ VERİŞİ
advertisement
DOLAŞIM SİSTEMİ ve GAZ ALIŞ VERİŞİ • Ya k l a ş ı k 2 5 t r i l y o n a l y u v a r hücresine sahibiz. • V ü c u d u m u z d a 1 0 0 . 0 0 0 k m uzunluğunda damar sistemi bulunur ve bu miktar dünyanın etrafını 2 kere dönmeye yeterlidir. • Dolaşım sistemi elemanlarından olan kalp, insanda dakikada 60-80 vuruş arasında değişen bir hızla günde 8000 litre kanı vücuda pompalar. • Günde yaklaşık 100 bin, yılda 40 milyon, tüm insan hayatı boyunca yaklaşık 2,5 milyar kere, hiç durmadan yaklaşık 8 ton kanı vücuda pompalar. • Normal bir insanda ortalama ağırlığı 250-300 gramdır. Dolaşım sistemi diğer sistemlerle bağlantıyı sağlayarak homeostatik dengenin korunmasını sağlar. Karmaşık yapılı hayvanların çoğunda, hücrelerin ve akciğerler gibi organların içinde bulundukları sıvı ortamın sürekliliğini sağlayan ve dış ortamla kimyasal madde alışverişinde rol oynayan iç dolaşım sistemleri bulunmaktadır. GENEL ÖZELLİKLER • Organik ve inorganik maddelerin organizmadaki hücrelere iletilmesi taşıma sistemi (Dolaşım) ile sağlanır. • Tek hücreli canlılarda özelleşmiş bir taşıma sistemine ihtiyaç yoktur. Difüzyon ile maddeler taşınır. • Endoplazmik retikulum, hücre içinde maddelerin taşınmasında görev yapar. • Çok hücreli canlılarda maddeler (Besinler, artık maddeler) iki türlü taşınır. • Dolaşım sıvısı genel olarak damarlar içinde değil, vücut boşlukları içinde dolaşıyorsa açık dolaşım adını alır. • Dolaşım sıvısı tümüyle özel damarlar ve organlar içerisinde dolaşıyorsa kapalı dolaşım olarak adlandırılır. OMURGASIZLARDA DOLAŞIM Aurelia • Gerçek dolaşım sistemi bulunmaz. Vücudun tek açıklığı olan ağızdan alınan besinler kanallar yardımıyla hücrelere kadar taşınır ve artık maddeler gene aynı açıklıktan dışarı atılır. Sindirim boşluğu aynı zamanda taşıma sistemi görevi yapar. • Sırtta bulunan damarın içinden k a n y a n da m a r la r da n v üc ut boşluğuna akar (Sinus). Hemolenf adı verilen sıvı ostialar aracılığıyla tekrar sırt damarına geri döner. • Toprak solucanında kan tamamen damarlar içinde hareket eder. Sırt damarı ile karın damarı arasında ön kısımda kalp görevi gören yan damarlar bulunur. TEKLİ VE İKİLİ DOLAŞIM TEKLİ DOLAŞIM • • • • • Kemikli balıklarda, vatozlarda ve köpekbalıklarında görülür. Kalp iki odacıktan oluşur; bir kulakçık, bir karıncık Kan her tam döngüde bir kez kalpten geçer. Kalbe giren kan karıncığa aktarılmadan önce kulakçıkta toplanır. Karıncığın kasılmasıyla solungaçlara pompalanır. Oksijen difüzyonla kana, karbondioksit ise kandan dış ortama geçer. Hayvanın kan basıncının düşmesi kan akışını stabil kılar. Fakat hayvan yüzdüğünde kasların hareketine göre yavaşlayan kan hızlanır. İKİLİ DOLAŞIM • Amfibi, sürüngen, memeliler ve kuşlarda görülür. • Kalbin sağ tarafı oksijence fakir kanı gaz alışveriş dokularının kılcal damar yataklarına gönderir. Burada kana net oksijen girişi ve kandan karbondioksit çıkışı sağlanır. • Dolaşımın bu bölümü akciğerdeki kılcal damar yataklarında gerçekleşiyırsa, akciğer dolaşımı (pulmonar dolaşım), akciğer ve deri kılcal damar yataklarında gerçekleşiyorsa akciğer-deri dolaşımı (pulmocutaneous dolaşım) olarak tanımlanır. Oksijence zengin kan, gaz değişiminin yapıldığı dokuları terk ederek diğer pompaya, kalbin sol tarafına gider. Kalbin kasılması, bu kanı tüm vücuttaki organ ve dokuların kılcal damar yataklarına iletir. O 2 , CO 2 , besin maddeleri ve atıkların alışverişinden sonra artık oksijence fakirleşmiş kan, sistemik dolaşımını tamamlayarak kalbe döner. OMURGALILARDA DOLAŞIM BALIKLARDA DOLAŞIM • • • • • • Balıkların kalbi; bir karıncık ve bir kulakçık olmak üzere 2 odacıktan oluşmuştur. Vücutta kirlenen kan, toplardamarlarla, kalbe gelir. Kan, kalpten solungaçlara pompalanır. Solungaçlarla temizlenen kan, bütün vücut hücrelerine dağılır. Kalpte kirli, vücutta temiz kan dolaşır. B a l ı k l a r d a k ü ç ü k dolaşım görülmez. KURBAĞALARDA DOLAŞIM • • • • • Kurbağalarda kalp, iki kulakçık ve bir karıncık olmak üzere; 3 odacıktan oluşmuştur. Vücutta kirlenen kan sağ kulakçığa, akciğerde temizlenen kan ise sol kulakçığa gelir. Kulakçıkların kasılması ile, kan, karıncığa geçer. K i r l i v e t e m i z kan karıncıkta birbirleriyle karışır. Kalpte ve vücutta karışık kan dolaşır. SÜRÜNGENLERDE DOLAŞIM • • • • • • • • Y ı l a n , k e r t e n k e l e v e kaplumbağalarda kalp; 2 kulakçık ve 1 karıncık olmak üzere 3 odacıktan oluşmuştur. Karıncıkta yarım perde bulunur. Temiz ve kirli kan karıncıkta karışır. Kalplerinde ve vücutlarında karışık kan dolaşır. Timsahlarda kalp, 2 kulakçık ve 2 karıncık olmak üzere; 4 odacıktan oluşmuştur. Karıncıklarda temiz ve kirli kan birbiriyle karışmaz. Kalpten çıkan kan, panizza kanalı adı verilen bir kanalla birbirine karışır. Kalpte, temiz; vücutta ise karışık kan dolaşır. KUŞLARDA DOLAŞIM • Kuşlarda kalp, 2 kulakçık ve 2 karıncık olmak üzere; 4 odacıktan oluşmuştur. • Temiz ve kirli kan, kalpte ve vücutta birbirine karışmaz. OMURGALI DOLAŞIM SİSTEMLERİNİN ORGANİZASYONU • • • • • • • • İnsanların ve diğer omurgalıların kapalı dolaşım sistemleri çoğunlukla kardiyovasküler sistem olarak tanımlanır. Arterler, toplardamarlar ve kılcal damarlar kan damarlarının 3 ana tipidir. Bu damarların hepsinde kan tek yönde akar. Arterler temiz kanı kalpten vücut organlarına taşır. (Sadece akciğer arteri kirli kan taşır.) Arterler kanı kılcallara götüren anteriollere dallanırlar. Kılcallar; çapı birkaç hücre kalınlığında olan ve her hücreye ulaşan damar ağıdır. Çözünmüş gazlarında aralarında bulunduğu kimyasal maddeler, kılcalların ince duvarlarından difüzyon ile geçmek suretiyle kan ve doku hücreleri etrafındaki interstital sıvı arasında değiş tokuş edilir. Kılcallar kanı kalbe doğru taşıyan venüllerle onlar da toplardamarlarla birleşir. Arterler ve toplardamarlar taşıdıkları kanın özelliklerine göre değil akış yönüne göre tanımlanırlar. • A tardamar kılcallarındaki kan basıncı toplardamar kılcallarına doğru gidildikçe azalır. • K ılcal damarlarındaki organik maddelerden dolayı damar dışındaki doku sıvısı damar içine geçmek için bir basınç oluşturur. Buna ozmotik basınç denir. • Kılcal damarın atardamar ucunda kan basıncı ozmotik basınçtan yüksektir. Kan içerisindeki besinler ve oksijen doku sıvısına geçer. Kılcal damarın atardamar ucunda ise kan basıncı ozmotik basınçtan düşüktür. Doku sıvısında bulunan artık maddeler ve karbondioksit kılcal damarlara geçer. Kan basıncı, sıvının kılcal damarlardan dışarı çıkmasına yol açar; kan proteinleri de sıvıyı içeri çeker. • D olaşım sistemi seçicidir ve kan vücudun en fazla kan gereken organlarına yönlendirilebilir. • K ılcaldamarlar ağıyla bölgesel kan miktarı ayarlanabilir. Bu kılcalların başlarındaki sfinkterler (Kas halkası) yardımıyla gerçekleştirilir. • Bir yemekten sonra bağırsak duvarındaki kılcallar içindeki kan akımı büyük oranda akar ve sindirilen besinlerin kana karışması böylece sağlanmış olur. • K ı l c a l l a r d a k i k a n m i k t a r ı n d a k i değişiklikler ısı kaybının da ayarlanmasında büyük rol oynar. Lenfatik Sistemle Sıvı Geri Dönüşü • Her gün erişkin bir insanın kılcal damarlarından komşu dokulara geçen sıvı miktarı yaklaşık 4-8 L’dir. Kılcal damarların duvarı büyük moleküllere çok geçirgen olmamasına karşın, bir miktar kan proteini de geçmektedir. Yitirilen sıvı ve proteinler, lenf sistemi yoluyla kana karışır; lenf sistemi, kardiyovasküler sistemin kılcal damarıyla iç içe girmiş ince damar ağına sahiptir. Sıvı, kılcal damarlardan dışarı sızar ve lenfatik sistem tarafından kana geri döndürülür. (Bu sıvı, lenfatik sisteme difüzyonla girince lenf olarak adlandırılır.) Bu sistem, kapsam olarak ve düşük hidrostatik basınç altında sıvı akışını sağlayan mekanizma yönünden dolaşım sistemine paraleldir. Ayrıca enfeksiyona karşı savaşta da yaşamsal role sahiptir. Lanf damarları da toplardamarlarda olduğu gibi sıvının geriye dönmesini engelleyen kapakçıklara sahiptir. Damar duvarlarının ritmik kasılmaları, sıvının ince lenf damarlarına girmesini sağlar. İskelet kası kasılmaları da lenfin hareketinde rol oynar. İnsanda lenf damarları ve lenf düğümleri İskelet kasları İNSAN KALBİ • K alp dıştan içe doğru perikart, miyokart ve endokart tabakalarından oluşur. • İ ki katlı perikart içinde kalbin hareketini kolaylaştıran bir sıvı bulunur. • Kaslı Miyokart kalbin çalışmasını sağlar. • S ağ kulakçık ile sağ karıncık İkili kapakçık arasında üçlü (Triküsbit) kapakçık AV bulunur. Yarımay kapakçıkları • Sol kulakçık ile sol karıncık arasında ise ikili kapakçık (Mitral) vardır. Üçlü kapakçık A.V Miyokart • Akciğer atardamarının ve Aortun başında ise yarımay kapakçıkları vardır. 1) Sağ karıncık kanı akciğerlere gönderir. 2) Akciğer atardamarı iki kola ayrılır. 3) Akciğer içinde kılcal damar ağı bulunur. 4) Temizlenen kan sol kulakçığa akciğer toplardamarı ile gelir. 5) Kan sol karıncığa geçer. 6) Sol karıncıktan aort temiz kanla çıkar. 7) Aort iki dala ayrılır ve vücudun üst bölümlerine ulaşır. 8) İç organlara ve vücudun diğer kısımlarına aort’un diğer ucu ulaşır. 9) Vücudun üst kısımlarında kirlenen kan üst toplardamarına geçer. 10) Vücudun alt bölümlerinde kirlenen kan ise alt toplardamara ulaşır. 11) Üst ve alt ana toplardamarlar birleşerek kalbin sağ kulakçığına açılır. KALP DÖNGÜSÜ • Kulakçık ve karıncıklar 0.40 saniye dinlenmiş halde bulunurlar ve kasılmazlar. • Kulakçıklar 0.1 sn de kasılırlar ve kan kulakçıklardan karıncıklara geçer. • Karıncıklar 0.3 sn de kasılır, kan sağ karıncıktan akciğer atardamarına, sol karıncıktan ise aort damarına geçer, bu sırada kulakçıklarla karıncıklar arasındaki kapakçıklar kapalıdır. • Bir dakikada her bir karıncığın pompaladığı kan miktarına kalp debisi denir. Bunu kalbin kasılma sayısı (atış sayısı) ve her bir kasılmada karıncığın pompaladığı kan miktarı (atış hacmi) belirler. (70 ml. atış hacmi 72 atış=5L/dak) • K alp kasılmalarının atardamar çeperinden sayılmalarına nabız denir. Yetişkin bir insanda nabız sayısı 70 dir. KALBİN RİTMİK AKIŞI • Kalp hareketleri sağ kulakçık duvarına yerleşmiş sinoatrial düğüm (SA) den başlar. • Kasılma dalgası kulakçıklara doğru yayılır. İkinci düğüm Atriventriküler (AV) dir. • A.V den çıkan His demetleri ve Purkinje lifleri aracılığıyla tüm kalbe yayılır. KANIN YAPISI Kan plazmasının yaklaşık %90’ı sudur. Çözünmüş olarak bulunan iyonlar kanın osmotik basıncının sağlanmasında önemli rol oynarlar. Bazı iyonlar kanın pH’sı 7.4 de tutulmasını sağlarlar. Kan proteinleri kanın akıcılığının sağlanmasında antikorlar şeklinde vücut savunmasında , kan pıhtılaşmasında görev alırlar. • K esilen damardan çıkan tromboplastin ve trombositler pıhtılaşma reaksiyonlarını başlatır. Protrombinaz enzimi oluşur bu da protrombini trombine dönüştürür. • Oluşan fibrin lifleri trombositlere bağlanır ve diğer kan hücreleri ile birlikte kan akışını engeller. • Kalbin çalışma hızı sinirsel ve hormonal mekanizmalarla düzenlenir. • Sempatik sinirler (Hızlandırıcı), adrenalin ve tiroksin hormonu, kandaki CO 2 yoğunluğu, kafein, nikotin kalp atışlarını hızlandırır. • Parasempatik sinirlerden salgılanan asetilkolin kalbin çalışma hızında yavaşlamaya neden olur. • Kalbin çalışma hızı ve metabolizma durumu kalp damarlarındaki gerilme ve bir kısım kimyasal reseptörler tarafından algılanır. • Tüm kalp fonksiyonları otonom sinir sistemi tarafından ayarlanır. • Kimyasal ve fiziksel değişimlerin yanı sıra beynin bilinçli bölgelerinde oluşan stres ve duygusal durumda kalbin çalışma hızını etkiler. KARDİYOVASKÜLER HASTALIKLAR • A t e r o s k l e r o z : Damarların yağ birikimi sonucu sertleşmesi KARDİYOVASKÜLER HASTALIKLAR • Kalp Krizi: Kalp kasına oksijence zengin kanı taşıyan bir koroner arter yada artellerin tıkanması sonucunda, kalp kası dokusunun zarar görmesi veya ölmesidir. KARDİYOVASKÜLER HASTALIKLAR • Felç (İnme): Oksijen yokluğuna uygun olarak beyindeki sinir dokunun ölmesidir. Felç çoğunlukla, başta bulunan artellerin yırtılması yada tıkanması sonucu oluşur. GAZ ALIŞ VERİŞİ • Gaz alış verişi; çevreden O2 molekülünün alınması ve çevreye CO2’in verilmesidir. • O2 atmosferde %21 oranında bulunur. İnsanlar soludukları havadaki O2’nin sadece %25 kadarını kullanırlar. • Solunum ortamı olarak suyu kullanıp gaz alış verişi yapmak daha zordur. Belirli bir hacimdeki suda çözünen O2 miktarı değişebilir fakat aynı hacimdeki havadakinden daima daha azdır. Deniz ya da tatlı su ortamlarında litre başına O2 miktarı 4-8 ml olup, havadakinden yaklaşık 40 kat daha azdır. Deniz ne kadar tuzlu ve sıcaksa da bu miktar o denli az olacaktır. Bu nedenle suyun daha düşük O2 içeriğine, daha yüksek yoğunluğa ve viskoziteye sahip olması, balıklar ve ıstakozlar gibi sucul canlılarının gaz alış verişi için önemli ölçüde enerji harcamalarını gerektirir. • Gaz alış verişi için gerçekleşmiş olan özelleşmeler, hayvan vücudunda gaz değişiminin gerçekleştiği yer olan solunum yüzeylerinin yapısında belirgin olarak görülür. Solunum Yüzeyleri • Canlı tüm hücreler gibi, gaz alış verişini üstlenen hücreler de su ortamı ile temasta bulunan plazma zarına sahiptirler. Bu nedenle solunum yüzeyleri daima nemlidir. O2 ve CO2’in nemli yüzeylerden geçişi, tamamıya difüzyonla gerçekleşir. • Difüzyon alanı geniş, aşılması gereken mesafa kısa ise; gaz alış verişi de hızlı olur. Yani solunum yüzeyleri geniş ve ince olma eğilimindedir. • Süngerler, Cnidaria üyeleri ve yassı solucanlar gibi canlılarda vücudun her hücresi, gaz alış verişi yapılacak dış ortama yeterince yakın olduğundan, gazlar tüm hücreler ve dış ortam arasında difüzyonla hızlıca değiştirilebilir. • Ancak çoğu hayvanda, vücut hücrelerinin büyük bir bölümü, dış ortamla doğrudan temasta değildir. Bu hayvanlardaki solunum yüzeyi, solunum organlarını oluşturan ince ve nemli epiteldir. Solunum Yüzeyleri • Deri, toprak solucanları ve bazı amfibiler de solunum organı olarak işlev görür. Derinin hemen altında yer alan yoğun kılcal damar ağı da dolaşım sistemiyle dış ortam arasındaki gaz alış verişini kolaylaştırır. Solunum yüzeylerinin nemli kalması gerektiğinden, toprak solucanları ve deri solunumu yapan diğer hayvanlar, yaşamlarını ancak nemli ortamlarda sürdürebilir. • Çoğu hayvanın genel vücut yüzeyi, tüm organizmanın gaz alış verişini sağlayacak yeterli büyüklükte olmadığından çözüm olarak katlanmış ya da dallanmış solunum organı geliştirilmiştir. Böylece gaz alış verişi için yeterli yüzey alanı sağlanmaktadır. • Bu organlar; solungaçlar, trakeler ve akciğerlerdir. • Solungaçlar, karada yaşayan hayvanlar için uygun değildir. hava akımlarına doğrudan açık olan geniş ve nemli bir yüzey, buharlaşma ile çok su kaybedecektir. Yine solungaçların filamentleri su ile desteklenmezse büzülerek birbirlerin yapışmaktadırlar. Bu nedenle çoğu karasal hayvanda solunum yüzeyleri vücut içerisine hapsedilmiş ve atmosfere sadece ince borucuklarla açılmaktadırlar. • Akciğerlerdeki veya solungaçlardaki kan ile çevre arasındaki gaz alışverişine dış solunum, doku hücreleri ile kan arasındaki gaz alışverişine iç solunum denir. • Doku hücrelerine geçen oksijen besinlerin parçalanması esnasında kullanılır ve ATP oluşur. Buna hücresel solunum denir ve karbondioksit oluşur. Solungaçlar • • • • • • Solungaçlar, vücut yüzeyinin dışarıya doğru kıvrım yapmasıyla oluşmuş, su içerisinde askıda kalan organlardır. Solungaçların toplam yüzey alanı vücudun geri kalan dış yüzeyinden çok daha geniş olmaktadır. Solunum ortamının solunum yüzeyi üzerindeki hareketi, ventilasyon (havalandırma) olarak adlandırılır. Solungaçlı hayvanlar, ventilasyonu hızlandırmak için ya solungaçlarını hızla hareket ettirirler ya da suyun solungaçlarının üzerinden geçmesini sağlarlar. Örn karides ve ıstakozlar, kürek benzeri üyeleriyle suyu solungaçlarına yönlendirirken, midye ve deniztarakları suyu siller aracığı ile hareket ettirirler. Ahtapot ve mürekkepbalıkları, suyu içeriye alıp dışarıya fışkırtmak suratiyle solungaçlarını havalandırırlar (harekette bununla sağlanır) Balıklar, solungaçlarının ventilasyonunu sağlamak için yüzme hareketini ya da ağzın ve solungaç kapaklarının eşgüdümlü hareketini kullanırlar. Her iki durumda da, ağıza giren su, farinksteki yarıklardan geçerek solungaçların üzerinden akar ve sonra da vücuttan dışarıya çıkar. • H a y v a n l a r d a d e ğ i ş i k solungaçlar bulunur. Deniz yıldızında solungaç bütün vücuda kollar arasında yayılmıştır. • Deniz solucanında ise her bölümde bulunan bir çift ayak üzerine yerleşmiş solungaç uzantıları vardır. • Deniz tarağında solungaçlar kabuğun içindedir. • İstakozda solungaçlar uzun ve dış iskeletin altındadır. Solungaç kıvrımı Kan damarları Solungaç kıvrımı Lameller arasından su akımı Su akımı Lamel kapillerlerinde kan akımı Ters akım alış verişi Solungaç iplikleri Balık, çenelerinin ve operkulumun (solungaç kapağı) koordineli hareketiyle ağzından su Sudan kana net O2 net difüzyonu pompalayarak, solungaçlarının yüzeyinden su geçişini sağlar. Her solungaç yayında, lamel adı verilen yassılaşmış plakalardan oluşan iki sıra solungaç filamenti bulunur. Lamellerdeki kılcallardan geçen kan, sudan oksijeni alır. Su ve kan arasında gerçekleşen ters akımın, kılcal damarların tüm uzunluğu boyunca kısmi basınç farklılığı oluşturarak, sudan kana O2 geçişini sağlar. Trake Sistemleri • • • • • Karasal hayvanlarda en yaygın solunum böceklerde görülen trake sistemidir. Tüm vücut boyunca dallanmış olan hava borucuklarından oluşan iç solunum yüzeyinin değişik bir tipidir. Kısaca ince dallanmış tüplerden oluşur. Trake denen en büyük borucuklar dışarıya açılırlar. Hemen hemen her hücrenin yüzeyine yaklaşan en ince dallar, uçlarındaki nemli epitel aracılığıyla gaz değişimini gerçekleştirirler. Trake sistemi, böcekteki hemen her hücrenin çok yakınına hava getirdiğinden bu sistem, açık dolaşım sisteminin katkısı olmaksızın O2 ve CO2 taşınımını gerçekleştirebilmektedir. Küçük böceklerde trakelerle gerçekleştirilen difüzyon, hücresel solunum için yeterli gaz alış verişini sağlarken, daha büyük böceklerde yüksek enerji gereksinimlerini karşılamak amacıyla trake sistemlerindeki borucuklar bir körük gibi sıkıştırılarak genişleten ritmik vücut hareketleriyle ventilasyon sağlanmaktadır. Örn uçan böceklerde uçuş sırasında metabolik hız çok yüksek olduğundan çok daha fazla O2’e ihtiyaç duymaktadır. Çoğu uçucu böcekte kasılıp gevşeyen uçuş kasları, havayı trake sistemine hızla pompalamaktadır. Uçma kaslarındaki hücreler, yüksek metabolik hızı karşılayacak sayıda mitokondri ile dolu olup, trake borucukları da bu ATP üreten organellere yeterli oksijeni sağlamaktadır. Trake Sistemleri Böceğin solunum sistemi, vücut içinde dallanmalar gösteren borucuklardan oluşur. Trake olarak adlandırılan en büyük boru, böceğin vücudunun yüzeyinde aralıklarla sıralanmış dıştaki deliklerle bağlantılıdır. Trakelerin genişlemiş kısımlarından oluşan hava keseleri, fazla oksijen gereksinimi olan organların yakınında yer alır. • Kitinden oluşan halkalar, trakeyi açık tutarak trakeol denilen küçük borucuklara havanın girişini kolaylaştırır. Dallanmış trakeoller, tüm vücuttaki hücrelere doğrudan hava iletir. • Trakeolerin uç kısımları kapalı olup sıvı ile doludur. hayvan aktif ve fazla O2 kullanırken sıvının çoğu vücut içine çekilir. Böylece hava ile dolu trakeollerin hücrelerle temas yüzeyi artar. • Hava sıcaklığı gazların difüzyonunu arttırdığı için tropik bölgelerdeki böcekler diğerlerine göre daha büyük olur. Akciğerler • Böcek vücuduna bir baştan diğer başa yayılan trake sisteminin aksine akciğerler, bir alana yerleşmiş olan solunum organlarıdır. Vücut yüzeylerinin içeriye doğru kıvrımlaşmasına örnek oluşturmakta ve tipik olarak çok sayıda cepten oluşmaktadır. Akciğerlerin solunum yüzeyleri, vücudun diğer kısımlarıyla temasta olmadığından aradaki boşluk, gazları akciğerlerle vücudun diğer kısımları arasında taşıyacak olan dolaşım sistemi tarafından kapatılmalıdır. • Akciğerler omurgalılarda olduğu kadar, örümcekler ve kara salyangozları gibi açık dolaşım sistemine sahip organizmalarda da gelişmiştir. • Amfibilerde akciğerler olduğunda, genellikle küçüktür ve geniş bir gaz değişim alanından yoksundur. • Sürüngenler (kuşlar dahil) ve tüm memeliler, gaz alış verişi için tamamen akciğerlere bağımlıdırlar. • Kaplumbağalar akciğer solunumuna ilaveten ağız ve anüsde ki nemli epitelden de gaz alış verişi yapabilmektedirler. MEMELİLERİN SOLUNUM SİSTEMİ Akciğer vena kolu (O2’ce zengin kan) Son bronşiol Akciğer arter kolu (O2’ce fakir kan) Burun boşluğu Farinks Larinks Özafagus Sol akciğer Trake Sağ akciğer Bronş Bronşiol Diyafram Alveolleri sarmalayan yoğun kapiller yatağı Memelilerin Solunum Sistemi Hava, burun deliklerinden girdikten sonra ısıtılır, nemlendirilir, kıllarla filtre edilir ve burun boşluğundaki karmaşık tünellerden geçerek kokular bakımından kontrol edilir. Burun boşluğu farinkse açılır. Farinks, larinks (glottis nefes almak için açıktır), nefes borusu aracılığı ile trake her biri akciğere giden iki bronşa ayrılır. Bronşlar dallara ayrılarak bronşiolleri oluşturur. Oluşan solunum ağacının içini döşeyen epitel, siller ve mukusla kaplıdır. Mukus, tozları, polenleri, ve diğer partikülleri tutar; hareketli siller bu mukusu yukarıya doğru hareket ettirerek farinkse getirir ve orada mukus yutularak yemek borusuna geçebilir. (Mukus yürüyen merdiveni; solunumun temizlenmesinde yaşamsal öneme sahip) Memelilerde gaz alışverişi, alveollerde gerçekleşir. Alveoller en ince bronşiollerin uçlarında kümelenmiş olan hava kesecikleridir. Havanın oksijeni alveollere girdiğinde, onların nemli iç duvarda çözünür ve epitelden hızla diffüze olarak, her alveolü sarmalayan kılcal damar ağına geçer. CO2’in net difüzyonu ise aksi yönde gerçekleşir, yani kılcal damardan ve alveol epitelinden geçerek alveol içerisindeki havaya girer. Memelilerin Solunum Sistemi • Sillerin ya da onların yüzeyindeki partikülleri uzaklaştıracak yeterli hava akımlarının olmaması, alveolleri kontaminasyona karşı oldukça duyarlı hale getirir. Alveollerde devriye gezen akyuvarlar, yabancı cisimleri fagosite ederler. Ancak alveoller çok fazla partikül gelecek olursa, savunma yetersiz kalır, sonuçta enflamasyon gelişir ve geri dönmeyecek hasarlar ortaya çıkabilir. Örn sigara, kömür gibi • Alveoller oluşacak yüzey gerilimini azaltan maddelerle kaplıdır. (yüzey aktif ajan; sürfektan) Bu durum normal süresinden 6 hafta ya da daha önce doğmuş bebeklerde görülen respiratuar distres sendromu (RDS) denilen hastalığa da neden olmaktadır. • 1950’lerin sonunda Mary Ellen Avery, RDS ile sürfektan eksikliğini ortaya çıkararak Ulusal Bilim Madalyası ödülü almıştır. Sürfektanın, protein ve fosfolipid karışımından oluştuğunu ve akciğer gelişiminin tipik olarak gebeliğin 33. haftasında ortaya çıktığını tespit etmiştir. SOLUNUM • Akciğerlerin havalanmasını sağlayan, birbirini izleyen nefes alma ve verme sürecine SOLUNUM denir. AMFİBİ SOLUNUMU; akciğerlerini pozitif basınçla nefes alma sayesinde havalandırır. • Nefes almanın ilk aşamasında; amfibinin ağız boşluğunun tabanı havayı burun deliklerinden ağız boşluğuna çeker. Ağız ve burun delikleri kapalı olarak, ağız boşluğunun tabanı yukarı kaldırılarak, havanın nefes borusundan aşağıya gitmesi sağlanır. • Soluk vermede ise, hava, akciğerlerin elastiki büzüşmesi ve vücut duvarındaki kasların kasılmasıyla dışarı atılır. • Erkek kurbağalar çiftleşme öncesi ya da korkutma amaçlı şişme davranışına girdiklerinde bu solunum döngüsüne ara vererek, soluk vermeden üst üste bir kaç kez nefes alırlar. Tek bir nefes aldığında bunun sistemden geçmesi için 2 nefes alma ve 2 nefes verme d ö n g ü s ü gerkmektedir. Kuşlarda alveoller yarine parabronş adı verilen ince kanalcıklar bulunur. Hava parabronş(hava tüpleri) içerisinde daima aynı yönde akar. Bunlar kemiklerin içlerine kadar uzanır. KUŞLARDA SOLUNUM SİSTEMİ • Kuşlar nefes aldıklarında havanın bir kısmı akciğerlere giderken bir kısmı da arka hava kesesine gider, nefes verirken ise hava keselerindeki hava akciğerlerden bir kez daha geçer. • Kuşlar hem nefes alırken hem de nefes verirken hava akciğerlerinden geçtiği için solunum gazlarından daha çok yararlanırlar. Hava tüplerindeki hava akışı ile kanın akış yönü birbirlerine terstir. MEMELİLERDE SOLUNUM • Amfibi ve kuşların aksine memeliler negatif basınçla nefes alma yolunu kullanırlar, yani havayı akciğerlere itmek yerine içeriye çekerler. Kas kasılmalarını kullanarak göğüs boşluğunu aktif olarak genişleterek, akciğerlerindeki hava basıncını dışarıdaki hava basıncının altına düşürürler. • Nefes alma sırasında kaburga kasları kasılarak kaburga uçları yukarı doğru kalkar ve diyafram kasılarak düzleşir. Akciğerlerde oluşan hacim artışı sonucu akciğerlere hava dolar. MEMELİLERDE SOLUNUM • Nefes alma sırasında göğüs boşluğunu genişletmek, hayvanın kaburga kaslarını ve diyaframını kullanmasını gerektirir. Diyafram; iskelet kasından oluşmuş bir tabaka olup göğüs boşluğunun alt duvarını oluşturur. • Göğüs boşluğunda iki tabakalı zar akciğeri sarmalar. İçteki zar, akciğerin dışına, dıştaki zar da göğüs duvarının boşluğuna yapışmıştır. Bu iki tabaka arasındaki dar boşluk sıvı ile doludur. Tabakalar birbiri üzerinde kayabilir ancak birbirlerinden kolaylıkla ayrılmazlar. Sonuçta, göğüs boşluğunun ve akciğerlerin hacmi birlikte değişir. • Aktivitenin düzeyine bağlı olarak, solunuma yardımcı olmak amacıyla ek kaslar da kullanılabilir. Örn; egzersiz sırasında boyun, sırt ve göğüsteki diğer kaslar, kaburgaları kaldırarak göğüs boşluğunun hacmini genişletir. • Her nefes alış verişinde içeri alınan ve dışarı verilen havanın hacmi Tidal volüm olarak adlandırılır. Dinlenme halinde insanlarda bu ortalama 500 mL kadardır. Maksimum düzeyde nefes alma ve nefes verme arasındaki tidal volüm, Vital kapasite (canlı kapasite) olarak adlandırılır. Ünv. çağındaki gençlerde 3.4 L ve 4.8 L dir. Kuvvetli nefesten sonra geride kalan hava da rezidüel hava (artık hava) olarak tanımlanır. Yaşlandıkça akciğerlerimiz esnekliğini yitirir, vital kapasite azalırken rezidüel volüm artar. Solunumun Homeostatik Kontrolü CO2 azalır, pH normale döner. Tepki; Medulladan kaburga kaslarına ve diyaframa giden s i n y a l l e r solunumun hızını ve derinliğini artırır. Uyarı; Dokularda CO2 düzeyinin yükselmesi (Örn egzersiz sırasında) kan pH’sının düşmesine neden olur. Algılayıcı/kontrol merkezi A n a k a n damarlarındaki algılayıcılar kan pH’sını algılar. Medulla ana kan damarlarından uyarıyı alır. İnsanlarda Solunumun Kontrolü • S olunumun düzenlenmesinden esas sorumlu olan nöronlar, beynin kökünde, (nefes alma verme merkezi) omurilik soğanında (medulla oblongatada) bulunur. Buradan çıkan sinirler diyaframa ve kaburga kaslarına gider. • Derin nefes aldığınızda, negatif geri bildirim mekanizması akciğerlerin aşırı genişlemesini önler. Nefes alma sırasında, akciğer dokusundaki gerilmeyi saptayan algılayıcılar, medulladaki kontrol devrelerine sinir uyarıları göndererek, daha fazla nefes almayı engellerler. • Ayrıca kandaki ve beyin omurilik sıvısında karbondioksit miktarındaki değişmeler reseptörler tarafından algılanarak omurilik soğanındaki merkezleri uyarır. • Baş arterleri ve aort başında kan pH’ı değişikliklerine duyarlı reseptörler vardır. Meydana gelen pH değişmeleri solunum merkezine iletilir ve solunum sayısı ve derinliği değişir. Dolaşım ve Gaz Alış Verişinin Koordinasyonu • Akciğere gelen kan içerisindeki oksijen basıncı alveol içindeki oksijen basıncından daha düşüktür, CO2 basıncı ise alveole göre daha yüksektir. Bu nedenle kan ile alveol arasında gaz alışverişi olur. • Akciğerlerden çıkan kanda O2 basıncı yükselirken CO2 basıncı düşer. • Doku hücrelerinde ise yüksek bir CO 2 basıncı vardır. Bu nedenle CO2 toplardamara geçer. Oksijen ise doku hücrelerinde az olduğu için kandan doku hücrelerine doğru difüzyona uğrar. Değişik bölgelerdeki gazların basınçları. (mmHg) Karbon Dioksit Taşınması • Oksijenin %98’i alyuvarlardaki hemoglobinle geri kalanı ise kan plazmasında erimiş halde taşınır. Doku hücrelerinde oluşan CO2 ise kan plazmasında bikarbonat iyonları şeklinde alveol kılcallarına gelir. • Karbonmonoksit (CO) hemoglobinle tersinir olmayan şekilde bağlanır ve kanın oksijen taşıma kapasitesi azalır böylece solunum zehirlenmeleri meydana gelir. SOLUNUM PİGMENTLERİ • Akciğerlerde, kısmi basınç farklılıkları, O2’nin kana, CO2’inde kandan dışarıya difüzyonunu sağlar. Vücudun diğer kısımlarında bunun tersi olur. Solunum pigmentleri, kanın ya da hemolenfin taşıyabileceği O2 oranını önemli ölçüde artırır. • H ayvanlarda değişik solunum pigmentleri bulunur. Hemosiyanin eklembacaklılarda ve yumuşakçalarda bulunur. Oksijen bağlayıcı atom olarak bakır vardır. • Hemoglobin ise omurgalıların kanında vardır. Merkezlerinde demir atomu içeren 4 hem grubu birleşerek büyük bir protein molekülü oluşturmuştur. Her bir hemoglobin molekülü 4 oksijen molekülü taşıyabilir. Oksijenle birleşmesi tersinir bir şekilde oluşur. • Hemoglabin ayrıca CO2 taşınmasında ve kanın tamponlanmasında da görev yapmaktadır. Dalan Memelilerde Solunum Adaptasyonları • İnsanlar 2-3 dk nefes tutabilir yada 20 m’den derine gen. d a l a m a z l a r. O 2 ’ n i n % 1 3 ’ ü n ü kaslarında depolar. • Derin deniz canlısı olan fok uzun süre(200-500 m, 20dk) derinlerde kalabilir. Kanının oksijen taşıma kapasitesi insanınkinin yaklaşık 2 katıdır. Ayrıca kaslarında yüksek bir miyoglobin oranı vardır. (%25) • F ok derinlere daldıkça kalp çalışma hızı yavaşlar ayrıca metabolizma hızında bir düşme gerçekleşir. Bu halde iken kaslar gerekli enerjiyi daha çok oksijensiz solunumla karşılar. • Dalış refleksi olarak bilinen bu durum insanda da gözlenebilir. Doğum sırasında bebeğin oksijensiz kalması bu sayede atlatılır ayrıca bazı deniz kazalarında kurbanların uzun bir süre (yaklaşık 20 dakika) soğuk bir suda boğulmuş bir durumda olmalarına karşın tekrar hayata dönmeleri bu refleksle açıklanabilir. Refleks vagus siniri ve parasempatik nöronlarla sağlanır. • Lamalar Güney Amerikanın 5000 m yüksekliklerindeki dağlarda yaşarlar. Bu yükseklikte oksijenin basıncı az olmasına rağmen sahip oldukları hemoglobinin yapısal özelliğinden dolayı kanlarının oksijen taşıma kapasiteleri yüksektir. • D erin deniz memelilerinin (Balina) kaslarında bol miktarda miyoglobin m o l e k ü l ü b u l u n u r. M i y o g l o b i n hemoglobine göre oksijen molekülüne bağlanma ilgisi gösterir. • T üm omurgalılarda hemoglobin ve miyoglobin bulunmasına karşın canlıların yaşam yerlerine ve adaptasyon özelliklerine göre bu maddelerin miktarları ve yapısal özellikleri arasında bazı farklar bulunur.
