S O L U N U M S İ S T E M İ – 1

SOLUNUM SİSTEMİ Hayvanlar hücresel solunumda, mitokondri reaksiyonlarında oksijen kullanıp, karbondioksit üretirler. Oksijen bulunduğu ortamdan sağlanır.

Hücresel solunumun devamlılığı için sabit bir oksijen kaynağının bulunması ve atık ürün olan karbondioksitin devamlı olarak dışarı verilmesi gerekmektedir.

Oksijen ve karbondioksit difüzyonla pasif olarak vücut yüzeyinde özel epitellerden doğrudan doğruya geçerler.

Solunum yüzeyleri tek sıralı epitel hücrelerinden oluşmuştur ve 0,5-5 mikrometre kalınlığındadır.

Örneğin insanlarda akciğer alveollerinde solunum yüzeyi yaşa ve akciğer solunumundaki şişmeye bağlı olarak metrekare arasında değişir. Halbuki vücut yüzeyi 2 metrekareden azdır.

SOLUNUM PİGMENTLERİ: Solunum epitelinden diffüz eden oksijen, kanın özel rengini veren solunum pigmentleri ile birleşir. En çok bilinen solunum pigmenti kırmızı renkli Hemoglobin (Hb) pigmentidir. Oksijeni tutarak kandaki oksijen miktarını arttırır. Solunum pigmenti bulunmazsa kandaki oksijen miktarı düşük olur. Bunsen çözünürlük katsayısına göre, 100 ml kanda 2,4 ml oksijen bulunur.

HEMOGLOBİN NEDİR? Hem molekülü Demir atomu ALFA-GLOBİN

Hemoglobin, ASLINDA BİR PROTEİNDİR. Nasıl bir proteindir? Eritrositlerin yüzeyinde bulunan oksijeni akciğerlerden alıp, dokulara götüren ve dokulardan karbondioksiti alıp akciğerlere getiren bir proteindir.

Alveollerden geçen oksijenin %97 si hemoglobine bağlı olarak taşınır. Hb, oksijen ile karşılaşınca yapısındaki hidrojeni bırakır. Daha sonra Hb, oksijen ile bağlanır ve oksihemoglobin meydana gelir. Hücre düzeyinde oksijen, Hb’den ayrılır ve hücre içine diffüze olur. (Eritrositlerin görevi Hb taşımaktır)

CO (karbonmonoksit) Hb ile sıkı bir şekilde birleşme yeteneğine sahiptir. Bir kez birleşince bir daha ayrılmaz. Üstelik, CO, Hb yüzeyinde oksijen ile aynı yere birleşir. Bu durumdaki bir Hb, oksijen taşıyamaz.

Bir Hb molekülü 4 mol oksijen taşır. Oksijen taşıyan hemoglobine “Oksihemoglobin” denir. Karbondioksit taşıyan hemoglobine “Karboksihemoglobin” denir.

Karbondioksit taşınması: CO 2 vücutta 3 şekilde taşınır: 1.Plazmada bikarbonat iyonu şeklinde (HCO 3 ) 2.Doğrudan Hb molekülüne bağlanarak eritrositler aracılığı ile,(Hb-CO 2 ) 3. Plazmada fiziksel olarak çözünmüş halde taşınır.

Omurgalılar arasında Antarktik Buz balığı kanında solunum pigmenti bulunmaz. Bu nedenle bu balığın kanında oksijen miktarı düşüktür. Ayrıca Antarktik balıklarının kanındaki AFGP (Antarktik Fish Gliko-Protein) proteini bir çeşit doğal antifriz olarak görev yapar. Özel genler tarafından üretilen bu proteinler buz kristallerine bağlanarak balığın vücudunda çoğalmalarını engellerler. Bu sayede balığın buzda donması engellenmiş olur. Antarktik Buz balığı

Hb yokluğu, kan miktarının artması ve kalbin hızlı çalışması ile giderilebilir. Bu balıkta hemoglobinin kaybolmasındaki evrimin muhtemel faktörü düşük temperatürdür.

Düşük temperatürde, Poikiloterm (=Soğukkanlı omurgalılar) hayvanların düşük metabolik hızları arasında bir benzerlik vardır. Bütün gazlar gibi oksijende düşük sıcaklıklarda yüksek oranda bir çözünürlüğe sahiptir.

Solunum pigmentleri bir protein kompleksi olup, metabolik iyonlara bağlı olarak her birinin kendine özgü rengi vardır. Solunum pigmentinin taşıdığı oksijen miktarına göre rengi değişir. Hemoglobin, oksijen ile yüklendiğinde parlak kırmızı renk alır.

Hb, yaklaşık olarak eşit ağırlığa sahip dört alt üniteye ayrılır. Bu ünitelerin her biri bir polipeptid zincirine ve bir hem grubuna sahiptir.

Ferro durumundaki demir (Fe+2), dört pirol azotlu koordine bağlarını oluşturan Hem’in porfirin halkasına bağlıdır. Hemoglobinlelerin oksijen bağlanma özellikleri farklıdır. Bu farklılıklar globin molekülünün yapısındaki değişikliklerden ileri gelir.

Omurgasız hayvanların farklı gruplarında farklı solunum pigmentleri bulunur. Örneğin; *Pripulida, Brachiopoda ve Annelida’da Hemeritrin, *Annelidlerin bazı türlerinde Klorokruorin, *Mollusca ve Arthropoda’da Hemosiyanin ve birçok omurgasız grubunda Hemoglobin bulunur. Hemosiyanin hücrede değil plazmada bulunur ve oksijenli iken mavi diğer zamanlarda renksizdir.

Diğer solunum pigmentlerinin renkleri? “Hemosiyanin”, Demir yerine bakır ihtiva eden ve yengeçlerde bulunan yeşil kan pigmentidir.Demir

Denizlerde yaşayan bazı solucan türlerinde, yine bakır içeren ve yeşil renkli bir pigment olan “Klorokruorin” bulunur. Yine poliketlerin bazı türlerinde bulunan “Hemoeritrin”, oksijen yüklüyken menekşe renginde olan bir pigmenttir.

OMURGASIZ HAYVANLARDA SOLUNUM SİSTEMİ TEK HÜCRELİLERDE SOLUNUM SİSTEMİ: Tek hücrelilerde özel solunum organları yoktur. Solunum hücre yüzeyi ile yapılır. Çoğunlukla aerobik solunum görülür. Bu canlıların hücre zarlarında gerçekleşen basit difüzyon, gaz değişimi için yeterlidir.

PORİFERA’DA (SÜNGERLER) SOLUNUM SİSTEMİ. Süngerlerde özel solunum organları yoktur. Gaz değişimi her hücre tarafından ayrı ayrı yapılır.

KNİDARİA’DA (KNİDLİLER) SOLUNUM SİSTEMİ: Knidlilerde de özel solunum organları yoktur. Sölom içine alınan suyun erimiş oksijeninden yararlanılır. Sölom içindeki suyun sirkülasyonu, endodermis hücrelerine ait kamçı ve silerli ile vücut hareketlerinin ortak etkisi sonucunda gerçekleşir.

PLATYHELMİNTHES’LERDE (YASSI SOLUCANLAR) SOLUNUM SİSTEMİ. Yassı solucanlarda özel solunum organları yoktur. Gaz değişimi vücut yüzeyinde gerçekleşir. Serbest yaşayanları ile dış parazitler aerobik solunum yaparlar. Digenea’nın erginlerinde genel olarak anaerobik solunum görülür.

MOLLUSCA’DA (YUMUŞAKÇALAR) SOLUNUM SİSTEMİ: Az bir istisna hariç yumuşakçaların tümünde solunum, solungaçlarla yapılır. Solungaçlar manto ve kabuk tarafından korunur.

Yumuşakçalarda ortam suyunun solungaç yüzeylerindeki sirkülasyonu çeşitli yollarla sağlanır. Genelde bu işlem sillerin hareketi ile gerçekleşmekle birlikte daha büyük su akıntısı kaslı yapılar tarafından yapılır.

Örneğin Bivalvia’da kabuk kapama kasları kullanılarak su pompalanır. Pulmonata’da ise pnömastom’un açılıp, kapatılmasıyla ventilasyon sağlanır. Cephalopoda’da suyun manto boşluğuna alınması ve dışarı pompalanması manto kaslarının hareketi ile düzenlenir.

Bir mürekkep balığının solungaçları. Çözünmüş oksijen (soldaki siyah ok) manto gevşediği zaman içine akar. Manto kasılınca mantonun yaka kısmı deliği kapatır ve oksijeni azalmış olan su, huniden çıkmaya zorlanır. Aynı zamanda manto kasılınca suyun çok hızla dışarı fırlaması hayvanın geriye doğru büyük bir güçle itilmesine yol açar.

ARTHROPODA’DA (EKLEMBACAKLILAR) SOLUNUM SİSTEMİ: Eklembacaklıların solunum organları yaşadıkları ortama göre değişiklik gösterir. Karada yaşayanlar vücut yüzeyi, boru trakeler veya kitapsı trakeler (kitapsı akciğerler) ile sularda yaşayanlar ise solungaçlarla solunum yaparlar.

Ayrıca tüm vücut yüzeyi ile solunum yapanlarda vardır. Trakeler böceklere özgü basit borulardan ibaret bir solunum sistemidir. Atmosferik hava özel borular aracılığı ile vücudun iç hücrelerine doğru iletilerek gaz alış-verişini sağlarlar.

A.Boru Trakeler: Vücut örtüsünün içeri doğru çökmesi sonucunda oluşan ve dokuların içine kadar uzanan, kitin astarlı borular halindir. Trake sistemi içindeki gazların sirkülasyonu küçük formlarda pasif olarak sağlandığı halde, büyük formlarda ise trake sistemini kuşatan kasların ritmik hareketi ile aktif olarak gerçekleşir.

Eklembacaklılarda gaz değişim organları

Eklembacaklılarda trake sisteminin dışarı açıldıkları deliklere Stigma denir. Stigmaların sayı ve yerleri türlere göre değişiklik gösterir. Stigmalardan giren hava iç organlara kadar uzanan hava boruları (trakeler) ile taşınır. Trakeler içi bir sıvı ile dolu ve trakeol olarak adlandırılan çok ince borucuklarla sonlandırılırlar. Boru trakelerin dokular içindeki kılcal uçları kapalı olup, içi sıvı ile doludur.

B. Kitapsı Trakeler (Kitapsı akciğerler): Vücut yüzeyinde yarık şeklinde açıklığı bulunan keseler ile (stigma), bu keseler içinde kitap yaprakları gibi üst üste sıralanmış olan lemellerden meydana gelirler. Kitapsı trakeler kara solunumuna uyum sağlamak üzere solungaçların vücut içine dönmesi sonucunda meydana gelmişlerdir. Eklembacaklılarda örümcek ve akreplerde görülür.

C. Solungaçlar: Sularda yaşayan eklembacaklılarda görülen solungaçlar genellikle üyelerin değişmesi veya vücut örtüsünün dışa doğru genişlemesi sonucunda meydana gelirler. Solungaç yüzeyleri katlanma, kıvrılma ve dallanmalarla arttırılır. Bu yüzeylerdeki kitin örtü çok inceldiğinden gaz değişimi kolaylaşır.

ECHİNODERMATA’DA (DERİSİDİKENLİLER) SOLUNUM SİSTEMİ: Derisidikenlilerde gaz değişimi ile ilgili çeşitli yapılar mevcuttur. Katı iskelete sahip olanlarında, vücut sıvısının dış ortama yakınlaşmasını sağlayan ince çeperli bazı yapılar, gaz değişim yüzeylerini oluştururlar.

Denizyıldızlarındaki deri çıkıntıları, denizkestanelerinde ise ağzın yakınında yer alan ve silli epitel taşıyan, ince çeperli keseler halindeki solungaçlar gaz değişiminin yapıldığı yerlerdir.

Yine bunlardaki tüp ayaklar su boruları sistemindeki sıvının dış ortama yaklaşmasına ve gaz değişiminin gerçekleşmesine yardımcı olurlar.

Pelajik yaşayan formlar ve kazıcı formlar oksijeni vücut yüzeyi ile alırlar. Diğerlerinde solunum anüs veya su akciğeri=solunum ağacı denilen organlarla sağlanır. Bu organ sölom içinde ağaç gibi dallanmış, uçlarında ince çeperli ampuller bulunduran bir yapıdır. Su bu tüpler içinde kloakın ve su akciğerinin pompalamasıyla hareket ettirilir. Bu sayede solunum yavaşça gerçekleşir.

Denizhıyarlarında arka bağırsağın kıvrımları olan su akciğerleri ince çeperli solunum merkezleridir. Bunlarda suyun anüsten dışarı pompalanıp tekrar içeri alınması gaz değişimine yardımcı olmaktadır.