8-Hayvanlarda solunum sistemleri
advertisement
HAYVANLARDA SOLUNUM SİSTEMLERİ YRD. DOÇ. DR. ASLI SADE MEMİŞOĞLU [email protected] kisi.deu.edu.tr/asli.memisoglu GAZ ALIŞVERİŞİ • Oksijenli solunum yapan hücreler besinlerle alınan monomerlerden ATP üretebilmek için çevreden oksijen (O2) almak ve reaksiyon sonucunda üretilen karbondioksiti (CO2) atmak zorundadır. • Bir hayvan vücudunda, çevre ile gaz alışverişi yapan bölüme solunum yüzeyi denir. • Tek hücreli canlılarda çevre ile doğrudan temas varken çok hücreli organizmalarda her hücrenin çevreyle teması olamaz. Bu da özelleşmiş bir solunum yüzeyini zorunlu kılar. • Dış çevre ve hücreler arasında gaz alışverişi sadece difüzyonla olur. • Biyolojik zarlardan solunum gazlarının geçebilmesi için herhangi bir aktif taşıma sistemi yoktur GAZ ALIŞVERİŞİ • Difüzyon bir molekülün yoğun olduğu bir ortamdan daha az yoğun olduğu ortama geçişidir. • Gazların yoğunluğu basınca ve ilgili sıvıdaki çözünürlüğüne göre değişir. • Hava, suya göre daha iyi bir solunum ortamıdır çünkü: • O2 difüzyonu suda, havaya göre 8000 kat daha yavaştır. • Suda bulunan O2 miktarı, aynı hacimdeki havada bulunan O2 miktarından çok daha azdır • Bu durum suda solunum yapan hayvanları olduğu kadar karadakileri de etkiler çünkü: GAZ ALIŞVERİŞİ • Oksijenli solunum mitokondride gerçekleşir, mitokondri sulu bir ortam olan sitoplazmada bulunur • Hücreler de hücre dışı sıvı içerisinde bulunurlar. • Tüm solunum yüzeyleri kurumalarını önlemek için ince bir sıvı tabaka ile korunurlar. • Bu sulu ortamların hepsinden O2 difüzyonla geçmek zorundadır. • Suda O2 difüzyonu o kadar yavaştır ki, hücrelerin herhangi bir O2 kaynağına uzaklığının birkaç milimetreden fazla olmaması gerekir. O2 i vücutlarında dağıtmak için özel sistemleri olmayan omurgasızlarda, vücut büyüklüğü ve şekil yönünden sınırlar oluşmasını gerektirir. GAZ ALIŞVERİŞİ 1. Süngerlerde vücudun ince duvarları arasında su geçişine izin veren bir yapı vardır. • Her hücre su ile temas halindedir 2. Deniz anası ve yassı solucanlarda vücut yapısı ince ve geniş bir düzlem biçimindedir: • Yüzey alanını gaz alışverişi için genişletir • hiçbir hücre suya 1mm’den fazla uzaklıkta değildir GAZ ALIŞVERİŞİ 3. Deri solunumu: oksijen deriden kılcal damarlara geçer • Toprak solucanı, ergin kurbağalar, yumuşakçalar • Oksijenin difüzyonla alınabilmesi için derinin nemli olması gerekmektedir. • Kılcal damar sistemiyle oksijen vücut hücrelerine taşınır 4. Özelleşmiş solunum sistemleri • Vücut yapısı daha büyük hayvanlarda vücut yüzeyi gereken gaz miktarını alabilecek yeterlikte değildir. • Yüzey alanı katlanma ve dallanmalarla artırılmış bir solunum organı bu sorunu çözer • Ör: Trake, solungaç ve akciğer solunumu Dış solungaç: İki yaşamlı larvaları böcek larvaları Akciğer: Kara salyangozları Omurgalılar İç solungaç: Yumuşakçalar Kabuklular tüm balıklar Trake: Eklem bacaklılar GAZ ALIŞVERİŞİ Trake solunumu • Eklembacaklılarda görülür. • Doku hücrelerine oksijeni en hızlı taşıyan sistem trakedir. Hava keseleri • Oksijen ve karbondioksit kanla taşınmadığından, alyuvar ve solunum pigmenti bulunmaz. Kan renksizdir. • Trakeler, vücut boyunca dallanan çok sayıda küçük borucuklardan meydana gelmiştir. • Vücut dışında stigma denilen bir açıklıkla başlar. • Stigma; böceklerde karın halkalarının alt tarafında her bölmede bir çift bulunan deliktir. Göğüs stigmaları Karın stigmaları Trake GAZ ALIŞVERİŞİ Trake solunumu (devam) • Trake vücut içine doğru dallanırken, giderek incelir. • Bu çok incelmiş trake uzantılarına trakeol denir. • Trakeler, içine giren oksijeni trakeollerle hücrelere kadar götürür. • Hücrelerde üretilen CO2 trakeollere geçer • Gaz alışverişi trakeolleri döşeyen nemli epitel aracılığıyla olur • Küçük gövdeli böceklerde bu sistem hücresel solunum için yeterlidir • Büyük böcekler vücutlarını kasıp gevşeterek stigmalardan hava giriş çıkışını daha verimli hale getirirler • Trake sisteminde borular kitinle desteklenmiş olup, tıkanmaz ve yapışmaz. GAZ ALIŞVERİŞİ • Örümcek ve akreplerde trakelerin dallanma biçimi, sayfaları açılmış kitap görünümündedir. • Bu türlü dallanmış trakelere kitapsı akciğer denir. • Fark!!! Kitapsı akciğerler dokulara ulaşmaz ve gazlar kan dolaşımı ile taşınır GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu Solungaç solunumu • Kurbağa ve böcek larvaları, kabuklular, yumuşakçalar ve balıklarda solungaç solunumu görülür. • Vücudun dış yüzeyinin suya doğru yapmış olduğu kıvrımlardır • Saçaklı ve tüy şeklinde olup doğrudan doğruya vücut dışına uzanan solungaçlara dış solungaç denir. • Akciğerli balıklarda ve iki yaşamlı larvalarının ilk dönemlerinde bu tip solungaç görülür. Meksika semenderi GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu İç solungaçlar ise yaprak şeklindedir. • Solungaç yaprakları kemik ve kıkırdaktan yapılmış olup, solungaç yaylarını taşır. • Solungaçlar, dallanmalar yaparak geniş yüzey oluşturur ve kan damarları bakımından çok zengindir. • Yuvarlak ağızlı ve kıkırdaklı balıklarda solungaç yarıklarının her biri ayrı ayrı dışarı açılırken, kemikli balıklarda solungaç kapağı (operkulum) ile örtülüdür. GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu Gaz değişimi: • başlangıçta solungaç kapağı kapalıdır. • Ağız açılır ve su alınır. • Ağız kapatılır, solungaç kapağı açılır. Basınçla su solungaç yarıklarına girer. • Oksijen difüzyonla kılcal damarlara ve hücrelere geçer. • Gaz alışverişin,n yapıldığı yassı epitel kaplı yüzeye lamel denir • Hücrelerde metabolizma artığı olan CO2 zıt yönde hareket eder. • CO2 solungaç kılcal damarlarına geçer, solungaçlardan suya yani dışarı atılır. Ters akım prensibi • Kan akımı suyun akış yönünün tersinedir • Kan ilerledikçe oksijenle daha zengin suyla karşılaşır • Çözünmüş oksijenden %80 oranında faydalanabilirler Lamel GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu • Sudaki oksijen miktarı, suyun sıcaklığı ile ters orantılıdır. • Dolayısıyla soğuk sularda oksijen miktarı, sıcak sulara göre daha fazladır. • Soğuk suların balıkları daha hızlı büyür ve iri yapılıdır. • Oksijence fakir sularda yaşayan balıklar, hava kabarcıklarını yutarak solunumu destekler. • Bu kabarcıklar, solungaçlar arasında tamamen emilinceye kadar alınır. GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu • Ergin iki yaşamlılar, sürüngenler, kuşlar ve memelilerde görülür. GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu İki yaşamlılar • Akciğerler basit, bölmesiz yapıdadır. • Doğrudan bronşla ağız boşluğuna açılır. • Soluk borusu (trake) yoktur. • Ağızları açıkken solunum yapamazlar. Dış burun kapakçıkları açılarak hava ağıza dolar, basınçla akciğerlere gider. • Geniş yüzey sağlayamayan ve yeterince büyük olmayan akciğerler deri solunumuyla desteklenmek zorundadır. Sürüngenler • Su yılanı ve timsah dahil akciğer solunumu görülür. • Genellikle yılanların sol akciğerleri körelmiştir. • Akciğer aveolsüzdür, iç yüzeydeki kıvrım sayısı kurbağalarınkinden daha çoktur. GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu Kuşlar • Akciğerlerinde alveol bulunmaz, hava keseleri bulunur. • Hava keseleri, uçmayı kolaylaştırır, yedek hava deposu görevi yapar. • Hava keseleri, kan damarları yönünden fakirdir. • Akciğerlerde havanın sürekli olarak tek yönlü olmasını sağlar. • Memelilerde çift yönlüdür • Akciğerlerdeki hava geri çıkarken keselerdeki hava akciğere dolar ve bronşçuklarda (parabronş) gaz değişimine yardımcı olur. • Böylece akciğerdeki kılcal damarlar her zaman bol oksijen içeren hava ile temas eder. • HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=LKERY5DBVNS GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu • Nefes alırken taze hava arkada yer alan hava keselerine çekilir. • Az miktarı da akciğerin arka kısmına girer. • Sistemde daha önce bulunan hava aynı anda akciğerler boyunca ileriye doğru hareket ederek öndeki hava keselerine dolar. • Öndeki hava keselerinden hava dışarıya verildiğinde, arkadaki hava keselerinden hava öne doğru hareket ederek akciğere dolar ve gaz değişim yüzeyleriyle karşılaşır. • Nefes alırken ve nefes verirken oksijence zengin hava akciğerler boyunca tek yönde hareket eder. • Havanın akış yönü ile kanın akış yönü çaprazdır GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu Memeliler • Akciğerlerin yüzeyi alveollerle genişletilmiştir. • Alveoller ince çeperli ve nemli olup, çok sayıda kılcal kan damarları ile çevrilmiştir. • Hava akışı çift yönlüdür • Nefes verme sırasında bir miktar her zaman içerde kalır: Ölü boşluk • Akciğer hacminin bir bölümü hiçbir zaman tamamen temiz hava ile dolmaz • Kuşlarda tek yönlü hava akımı sayesinde bu ölü boşluk neredeyse yoktur • Gaz alışverişi alveoller ve kılcal damarlar arasında olur • Alveollerde oksijen yoğunluğu eşit olarak dağılmıştır • Kaslı diyafram bulunur: Karın ve göğüs boşluğunu birbirinden ayırır. Memeli akciğer Balık solungacı Kan Kuş akciğer Ters akım Eşit havuz Çapraz akım • Bazı hayvanlarda birden fazla solunum organı görülür. • Bunun en tipik örneği Afrika’nın bazı nehirlerinde yaşayan Dipneusti (akciğerli balık) denilen bir balık çeşididir. • Bu balıklar hem solungaçlara, hem de akciğer benzeri hava keselerine sahiptir. • Nehir suları azalınca, hava keseleriyle havanın serbest oksijeninden yararlanır ve yaşamını sürdürür. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ • Solunum sisteminin, oksijeni alıp karbondioksiti vücuttan uzaklaştırmasının yanında başka görevleri de vardır. • Konuşma seslerinin oluşması, mikroplara karşı vücudu koruma vb. • Solunum sistemi organları, işlevlerini yapmak üzere özelleşmiş yapılara sahiptir. • İnsanda solunum sistemi; burun, yutak, gırtlak, soluk borusu ve akciğerlerden oluşur. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ Burun • Burun iç yüzeyinde mukus bezi, koku alma reseptörleri, siller bulunur. • Alınan hava mukus tarafından nemlendirilir. • Aynı zamanda koku duyusunun oluşmasında kimyasal maddelerin çözünmesini sağlar • Burnun iç yüzeyindeki kılcal damarlar havayı ısıtır. • Kıllar yabancı cisimlerin (toz vs.) tutulmasını sağlar. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ Yutak (farinks) • Ağız ve burun boşluğunun birleştiği yerdir. Yutak alınan havanın soluk borusuna geçmesini sağlar. Gırtlak (larinks) • Soluk borusunun başlangıç kısmıdır. • Yutak ile soluk borusunu birbirine bağlar. • Gırtlağın üst açıklığına glottis denir ve yutma esnasında epiglottis tarafından kapatılmasının dışında, sürekli açıktır. • kıkırdaktan yapılmıştır, içinde ses telleri bulunur. • Sakin durumda iken ses telleri birbirinden ayrı durur. • Ses meydana gelirken birbirine yaklaşır ve kısmen temas ederler. • Hava ses tellerini titreştirir, ses oluşur. • Ağız, dil, diş, dudaklar, farinks (yutak) sayesinde gırtlakta oluşan ses konuşma şekline döner. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ Soluk borusu (trake) • Gırtlağın devamı olup yemek borusunun ön tarafında yer alır ve bronşlara kadar uzanır. • Üst üste dizilmiş yarım ay şeklindeki kıkırdak halkalardan oluşur. • Epitel hücreleri silli (titrek tüylü) dir. Burada mukus salgılayan goblet hücreleri bulunur. • Mukus, soluk borusunun iç yüzeyinin nemli kalmasını sağlar ve havadaki küçük tozları tutar. • Bu tozlar, sillerin yutağa doğru hareketleri sayesinde mukusla birlikte ağızdan dışarı atılır. • Soluk borusunu astarlayan içteki dokudan sonra düz kas demetleri yer alır. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ • Soluk borusu akciğerlere yaklaştığında iki kola ayrılır. Bu kollardan her birine bronş denir. • Bronşlar, akciğer içinde bronşçuk denilen daha ince borucuklara ayrılır. • Bronşçuklar da alveollere açılır. • Kıkırdak tabaka bronşçuklara kadar devam eder fakat bronşçuklarda bulunmaz • Bronşçuklar düz kas yapısındadır İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ Akciğerler • Akciğerler göğüs kafesindeki boşlukta bulunur. • Göğüs boşluğu ile karın boşluğu diyafram kası ile ayrılır. • Diyafram, akciğerleri alttan çevreler. • Akciğerler sağ ve sol akciğer olmak üzere iki tanedir. • Sağ akciğer üç bölmeli (loplu), sol akciğer iki bölmeli (loplu) dir. • Sol akciğerin sağ akciğerden daha küçük olmasının sebebi alt tarafında kalbin bulunmasıdır. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ • Akciğerlerin üzeri plevra zarı ile örtülüdür. Bu zar iki katlıdır. • Akciğerleri basınç ve darbeden korur. • İki zar arasında bulunan sıvı sayesinde akciğerlerin rahat genişlemesini sağlar İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ • Akciğerlerde gaz değişimini sağlayan çok sayıda hava keseleri yani alveol bulunur. • Alveoller akciğer solunum yüzeyini arttırırlar. • Tek katlı epitel dokudan oluşan alveollerin etrafı çok sayıda kılcal kan damarları ile çevrilidir. • Alveollere giren havanın oksijeni difüzyonla kılcal damarlara geçer, alyuvarlardaki hemoglobin ile birleşir. • Karbondioksit ise kandan difüzyonla alveollere geçer, dışarı atılır. SOLUK ALIP VERME • İnsanda soluk alıp verme; kaburgalar arası kaslarla, diyafram kasının kasılıp gevşemesiyle meydana gelir. • Otonom sinir sistemiyle düzenlenir • Solunum merkezi omurilik soğanı (medulla oblangata) ve pons da bulunur • Bu bölgeler kan ve beyin omurilik sıvısındaki pH değişimlerini algılar • CO2 arttığında karbonik asit oluşur ve pH düşer • Soluk alıp verme hızlanır SOLUK ALIP VERME • Soluk alırken; • Soluk verirken; • Diyafram kasılır (düzleşir). • Diyafram gevşer (kubbeleşir). • Kaburgalar arası kaslar kasılır. • Kaburgalar arası kaslar gevşer. • Göğüs boşluğu hacmi artar, iç basınç azalır. • Göğüs boşluğu daralır, iç basınç artar. • Akciğerler genişler. • Karın boşluğu hacmi azalır, karın iç basıncı artar. • O2 alveollere geçer. • Akciğerler daralır. • Karın boşluğu hacmi artar, karın iç basıncı azalır. • Co2 dışarı atılır. • HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?T İME_CONTİNUE=15&V=23-KAUBF-JS SOLUNUM GAZLARININ TAŞINMASI • Gazların kanda taşındığı solunum sistemlerinde solunum pigmentleri bu görevi üstlenir • Bu sebeple kanın oksijen tutma ve taşıma kapasitesi yüksektir. • Solunum pigmentlerinin yapısında protein bulunur. Ayrıca demir, bakır gibi elementler de yer alır. • Pigmentler kana özel rengini verirler. Hayvan gruplarında pigmentlerin çeşidi ve kandaki yeri farklılık gösterir. SOLUNUM GAZLARININ TAŞINMASI Hemoglobin • Hemoglobin (hem + globin), demir taşıyan bir proteindir. • Hemoglobin yapısındaki 4 demir (fe) atomundan her biri, O2 ve CO2 taşınmasında iş görebilmektedir. • Çok büyük bir molekül olan hemoglobin, 4 polipeptit zincirinden oluşmuştur. Her zincir hem grubuna sahiptir. • Demir, hem grubunda bulunur. SOLUNUM GAZLARININ TAŞINMASI • Bir alyuvarda yaklaşık 280 milyon hemoglobin molekülü vardır. • Hemoglobin, kanımızın oksijen taşıma kapasitesini 75 kat arttırır. Kanımızda hemoglobin olmasaydı, 5 kg kanı olan bir insanda 5 x 75 = 375 kg kan bulunması gerekecekti. • Hemoglobin, oksijen ve karbondioksitin kanın pH değerinde çok az değişmeye sebep olarak taşınmasını sağlar. • O2 ve CO2 taşınması diffüzyonla çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru olur • TIRMANIŞÇILAR NEDEN BELİRLİ NOKTALARDA KAMP YAPIP BEKLERLER? • DİNLENME HARİCİNDE
