SOLUNUM SİSTEMİ Prof.Dr.Kemal SOLAK

Solunum: Solunum, bir organizma ile organizmanın bulunduğu ortam arasındaki gaz değişimi olarak açıklanabilir. Tek hücreliler oksijen ve karbondioksiti doğrudan doğruya etrafındaki havadan veya sudan alıp verirler. Kompleks yapılı organizmalarda ise solunum gazları dolaşım sistemi aracılığıyla hücrelere kadar taşınır. Akciğer veya solungaçlardaki kan ile çevre arasındaki gaz alışverişine “dış solunum”, doku hücreleri ile kan arasındaki gaz alışverişine ise “iç solunum” denir. Hayvanlar alemindeki solunum mekanizmalarını şöyle sıralayabiliriz: Hücre yüzeyi ve deri solunumu Solungaç solunumu Trake solunumu Akciğer solunumu

Regnum (Alem): PROTISTA Alt Alem Bir Hücreliler (Protozoa): Bir hücrelilerin özel solunum organları yoktur. Bunlarda solunum hücre yüzeyi ile yapılır. Büyük çoğunluğunda aerobik solunum görülür.

Regnum: ANIMALIA (Hayvanlar Alemi) 1. Şube SÜNGERLER (Porifera): Süngerlerde özel solunum organı yoktur. Gaz değişimi vücudun içindeki boşluk ve kanalların yüzeyinden yapılır. 2. Şube KNİTLİLER (Cnidaria): Knitlilerde özel solunum organı yoktur. Coelenteron içine alınan suyun oksijeninden yararlanırlar. Suyun coelenteron içindeki sirkülasyonu gastrodermis hücrelerine ait kamçı ve sillerin çarpması ve vücut hareketleri sayesinde gerçekleşir.

3. Şube YASSISOLUCANLAR (Platyhelminthes): Yassısolucanlarda özel solunum organı yoktur. Gaz değişimi vücut yüzeyi ile sağlanır. Serbest yaşayanları ile dış parazit formları aerobik solunum yaparlar. İç parazit formlarının erginlerinde de genellikle anaerobik solunum görülür. 4.Şube YUVARLAKSOLUCANLAR(Nematoda): Yuvarlaksolucanlarda özel solunum organı yoktur. Serbest yaşayan türleri oksijen gereksinimlerini, difuzyonla vücut yüzeyinden sağlarlar. Hayvanlarda parazit olanları ise anaerobik solunumla glikolizden enerji elde ettikleri gibi bazı amaçlar için oksijene de gerek duyarlar. 5.Şube HALKALISOLUCANLAR (Annelida): Halkalısolucanların birçoğunda gaz değişimi vücut yüzeyinde meydana gelir. Fakat polychaeta’nın bir kısmında, sülüklerde ve birkaç oligochaet türünde bu iş için özelleşmiş bazı bölgeler vardır. Bunlar kılcaldamarlar vasıtasıyla kanın yüzeye çok yaklaştığı vücut parçaları veya özel organlardır (tentaküller ve patapodlar gibi).

6. Şube YUMUŞAKÇALAR(Mollusca): İstisnalar hariç olmak üzere, Yumuşakçaların tümünde solunum manto boşluğu içinde yer alan solungaçlarla yapılır. Karada yaşayan salyongozlarda ise gaz değişimi manto boşluğunun yüzeyinde gerçekleşir. 7. Şube EKLEMBACAKLILAR(Arthropoda): Eklembacaklılarda solunum organları yaşam ortamına bağlı olarak çeşitlilik gösterir. Karada yaşayanlar kitapsı veya boru trakelerle, sularda yaşayanlar ise solungaçlarla solunum yaparlar. Ayrıca tüm vücut yüzeyi veya vücudun belirli bölgeleri ile solunum yapanları da vardır.

8. Şube DERİSİDİKENLİLER (Echinodermata): Derisidikenlilerde solunumla ilgili yapı ve organlarda çeşitlilik görülür. Denizyıldızlarındaki deri çıkıntıları ile denizkestanelerinde ağızın yakınında yer alan ve silli epitel taşıyan solungaç keseleri gaz değişiminin yapıldığı yerlerdir. Ayrıca su boruları sistemindeki tüp ayaklar hareketin yanında gaz değişiminde de rol alırlar.

9.Şube SIRTİPLİLER(Chordata): Alt Şube OMURGALI HAYVANLAR (Vertebrata): Omurgalılarda solunum organları olan solungaç ve akciğerler ön barsaktan meydana gelirler. Bu bakımdan barsak sistemini solunum barsağı ve sindirim barsağı diye ikiye ayırmakta mümkündür.

A-SOLUNGAÇLAR Suda yaşayan omurgalılarda barsağın ön kısmı üzerinde değişik sayıda solungaç yarığı bulunur. Bunlardaki solungaçlar dış solungaçlar ve iç solungaçlar olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Dış solungaçlar akciğerli balıklar ile kurbağa larvalarının erken dönemlerinde bulunur. İç solungaçlar ise kemikli balıklarda bulunur. Bu tip solungaç yaprakları kıkırdak veya kemikten yapılmış solungaç yayları üzerinde yer alırlar. Solungaçlar zengin kılcal damar ağı içerirler. Ağızdan alınan su solungaç yapraklarından dışarı atılır. Geçiş sırasında solungaçlardaki kılcaldamarların çeperinden gaz değişimi gerçekleşir.

Solungaçların kılcal damarlarında kanın akışı, suyun akış doğrultusuna ters olduğundan gaz alışverişi oldukça etkindir. Bu durum her zaman su içindeki oksijen basıncının kılcal damarlardan daha fazla olmasını sağlar. Bundan dolayı kan sürekli oksijene doyar.

Birbirine komşu üç solungaç yayı Birbirine komşu üç solungaç yayı. Her bir yay iki sıra birincil filament taşımaktadır.Filamentlerden gelen kan kırmızı renklidir. Geniş açık-mavi ok,solungaçlardan su akış yoluna işaret etmektedir. Herbir birincil filament, çok sayıda disk şeklinde lameller taşımaktadır. Bu lameller afferent arterlerden efferent artere(kalpten solungaçlara gelen kanı geri götüren) uzanan çok sayıda kılcal damar içerirler.

B- Yüzme Kesesi: Kemikli balıkların çoğunda görülen yüzme kesesi ile yüksek omurgalılardaki akciğerlerin kökenleri aynıdır. Her ikisi de barsak çeperinin bir çıkıntı yapmasıyla oluşan homolog organlardır. Yüzme kesesi barsağın üstünde yer alır. Physostom balıklarda yüzme kesesi bir kanalla (ductus pneumaticus) yutağa açılır. Bu sayede balık yuttuğu hava ile yüzme kesesini doldurur ve aynı yoldan kesedeki fazla havayı atar. Bazılarında ise (physoclist balıklar) yüzme kesesinin hava kanalı yoktur. Yüzme kesesi kapalı olan balıklarda kesenin duvarında gaz salgılayan bezler bulunur. Bu bezler kandan N2,O2,CO2 gazlarını alarak yüzme kesesine verirler.

Balıklardaki yüzme kesesi aynı anda hidrostatik bir organdır. Balığın özgül ağırlığını her seviyede, aynı hacimdeki suyun ağırlığına denk yaparak, güç harcamadan dengede kalmasını sağlar. Yüzme kesesinin bir diğer görevi de balığa değişik su seviyelerini duyuran bir duyu organı olarak çalışmasıdır Avustralya ve Güney Amerika’nın yazın kuruyan sularında yaşayan akciğerli balıklarda ki yüzme kesesi solunumu sağladığından akciğerlerle bunlar arasında analoji vardır.

Sudan kara yaşamına geçen omurgalılarda solungaçlar körelmiş, bunların yerini ön barsağın çıkıntısı olan bir çift akciğer almıştır. Kurbağalarda başkalaşımdan önce dışta olan solungaçlar körelir, bunların yerine iç solungaçlar gelişir. Önce arka bacaklar, sonra ön bacaklar çıkmaya başlar. Kuyruk küçülmeye başlar. Ön bacakların gelişimi tamamlanırken solungaç solunumu sona ere ve akciğer solunumu başlar. Böylece solungaç solunumu yapan üyeleri bulunmayan ve kurbağa şeklinde olan balık larvası, akciğerli ve dört ayaklı ergin şeklini almış olur. Karasal yaşama uyum sağlamış olan yüksek omurgalıların embriyolarında solungaç yarıkları görülür, fakat fonksiyonel hale gelmeden kaybolurlar. Bu durum akciğer solunumu yapan hayvanların atalarının sularda yaşadıklarına ait önemli bir kanıttır. Bu da hayvanların atalarına ait özelliklerin, halen yaşayanların embriyo gelişiminde kısaca tekrarlandığını göstermektedir.

C- AKCİĞERLER Sınıf İKİYAŞAMLILAR (Amphibia): İkiyaşamlıların birçoğunda akciğerler basit bir çift kese halindedir. Akciğerler içinde bölme oluşmamıştır. Soluk borusu (trakea) meydana gelmemiştir. Yüksek omurgalılarda az veya çok uzun bir soluk borusu bulunur. Sınıf SÜRÜNGENLER (Reptilia): Sürüngenlerde akciğerlerin duvarlarında kıvrımlar artmış ve iç kısımlar bölmelere ayrılmış olduğundan, solunum yüzeyi iki yaşamlılara oranla çok genişlemiştir. Yılanlarda vücut şekline uygun olarak, akciğerlerden biri gelişmiş, diğeri körelmiştir. Gelişen akciğerin uzun bir hava kesesi vardır. Bu kese yılanın uzun süren avını yutması esnasında hava deposu olarak görev yapar.

Sınıf KUŞLAR (Aves): Kuşlarda akciğerler kılcal hava boruları ile kılcal kan damarlarının oluşturduğu sıkı bir doku halindedir (Kuşların akciğerinde, memeli akciğerinin yapısını oluşturan alveoller bulunmaz). Akciğerlerle bağlantılı olan beş çift hava kesesi bulunur.Hava keseleri uzun kemiklerin içine hatta deri altındaki bağ doku içlerine kadar uzanırlar. Bu yapının kuşların uçma yeteneğiyle yakın ilgisi vardır.

Kuşlarda gırtlak (larinks) küçüktür Kuşlarda gırtlak (larinks) küçüktür. Gırtlağın görevini soluk borusunun iki bronşa ayrıldığı bölgede oluşan göğüs gırtlağı (sirinks) görür. Kuşlarda hava, ağız yoluyla soluk borusuna geçer. Soluk borusu boyun kısmının sonunda içinde ses tellerinin bulunduğu “sirinks” ile birleşir. Sirinksten her akciğere bir bronşa girer, bronşlarda akciğerde bronşcuklara ayrılır. Bronşcuklar hava keseleri sayesinde büyük kemiklerin iç kısmındaki hava boşluklarıyla bağlantı kurarlar. Hava keseleri direkt olarak oksijen sağlama görevi yapmazlar. Akciğerlerdeki havanın geri çıkması esnasında keselerdeki hava akciğere dolarak bronşcuklarda gaz değişimine yardımcı olur. Kuşlar havayı hem alırken hem de verirken olmak üzere iki kez kullanma özelliğine sahiptir. Oksijene doymuş hava akciğerden geçerken, akciğer içerisindeki ventral borularda kılcal damarlar vasıtasıyla gaz değişimi gerçekleştirilir. Havanın akış yönü ile kanın akış yönü ters olduğundan oksijensiz kan, oksijeni az havadan oksijeni alarak zengin oksijenli havaya doğru ilerler.

Sınıf MEMELİLER (Mammalia): Memeli hayvanların akciğerleri alveoler yapıdadır. Soluk borusu (trakea) iki bronşa ayrılır. Bronşlardan biri sağ diğeri sol akciğere gider, buralar da daha fazla dallanarak bronşcukları oluştururlar, bronşcuklarda alveol denilen kapalı keseciklere açılır. Alveol yüzeyleri kılcal kan damarları ile sarılmıştır. Alveollerde daima belli düzeyde hava bulunur. Gaz değişimi alveollere gelen hava ile alveollerin çeperindeki kılcal kan damarları içinde bulunan kan arasında olur. Akciğerlerin solunum yüzeyini oluşturan alveol çeperleri oldukça geniştir. İleri yapılı omurgalıların tümünde rastlanan soluk borusu, kıkırdak plakalarla desteklenmiştir. Kıkırdak plakalar kuşlarda tam bir halka şeklindedir. Memelilerde ise arka tarafları açıktır. Soluk borusunun üst kısmında iki, üç ve dördüncü solungaç yaylarından meydana gelen gırtlak (larynx) bulunur. Gırtlak ses çıkarma işini görür. Kuşlarda küçülmüş olan gırtlağın ödevini soluk borusunun iki kola ayrıldığı köşede oluşan göğüs gırtlağı (syrinx) yapar.

Solunum Hareketleri Memeli akciğerlerindeki hava değişimi göğüs boşluğunun hacimce değişmesiyle sağlanır. Bu olay, göğüs boşluğundaki basınç değişimi ile gerçekleştirilir. Göğüs kafesi, göğüs kemiği, kaburgalar ve kaburga kaslarından meydana gelmiştir. Kaburga kaslarının kasılması, kaburga kemiklerinin ön uçlarının yükselmesine ve göğüs kafesinin dışarı doğru genişlemesine yol açar. Bu esnada göğüs boşluğunu karın boşluğundan ayıran ve kalın bir kas tabakası olan “diyafram” kasılarak düzleşir, göğüs boşluğu genişler, akciğerin iç basıncı düşer ve atmosfer basıncı akciğer basıncından yüksek olduğundan hava akciğerlere dolar.

Oksijen ve Karbondioksitin Taşınması Böcekler dışında dolaşım sistemine sahip bütün canlılarda oksijen ve karbondioksit kan ile taşınır. Kanda bulunan solunum pigmentlerinin en önemli özelliği oksijen ve karbondioksit moleküllerini tutmalarıdır. Hayvan gruplarında farklı pigmentler görülür.

Pigmentin adı Rengi Kandaki yeri Yapısındaki metal Bulunduğu canlı O2 taşıma miktarı Hemoglobin kırmızı alyuvar demir Memeli Kuş Sürüngen kurbağa balık 25 18,5 9 12 Plazma Halkalı s. yumuşakça 6,5 1,5 Hemosiyanin Klorokruorin Hemoeritrin Mavi Yeşil Kan hücreleri Bakır Demir yumuşakça Halkalı s. Halkalı s. 2-8 2