SOLUNUM SİSTEMİ Ömer YANIK Biyoloji Öğretmeni 2018 / BURSA

HEDEFLER Hayvanlardaki solunum sistemlerinin karşılaştırmasını sağlamak. İnsandaki akciğer sisteminin anatomi ve fizyolojisini öğrenmek. Solunumun nasıl kontrol edildiğini kavramak. Oksijen ve karbondioksitin kanda nasıl taşındığını anlamak. Solunum pigmentleri arasındaki farkları öğrenmek. Solunumu etkileyen faktörleri açıklamak.

İnsanın akciğerlerinde toplam bir tenis kortu büyüklüğünde solunum yüzeyi alanı vardır. Her sigara insan yaşamından yaklaşık 11 dakikalık sürenin eksilmesine neden olur.

Hayvanlar , hücreleri ve solunum ortamları (hava ya da su) arasındaki gazların (Oksijen ve karbondioksit) yeterli oranda difüzyonu için geniş ve nemli solunum yüzeylerine gereksinim duyarlar.Derinin nemli kalması goblet hücreleri tarafından Salgılanan mukus ile sağlanır. Gaz alışverişi hücresel solunum için oksijen sağlarken karbondioksiti de uzaklaştırır.

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.

Hayvanlarda değişik 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 dışiskeletin altındadır.

Balıklarda bulunan iç solungaçlar kıkırdaklı balıklarda ayrı ayrı dışarı açılırken, kemikli balıklarda bir solungaç kapağı ile örtülüdür. Ağıza alınan su solungaçların arasından geçerken oksijence fakir kanda solungaçlara gelir:Su ile kan birbirlerine ters yönde akarlar böylece sudaki oksijen kana geçmiş olur. Karbondioksit ise kandan suya geçerek uzaklaştırılmış olur.

Böceklerde solunum organı boru şeklinde olan trake organıdır. Hava kanalları stigma denilen deliklerle dışarı açılır ve hava kanalları hayvanın bütün vücuduna yayılır. Solunum gazları vücut hücrelerine doğrudan taşındığı için kanlarında solunum gazlarını taşıyan hemoglobin benzeri kan elemanları yoktur. Hava sıcaklığı gazların difüzyonunu arttırdığı için tropik bölgelerdeki böcekler diğerlerine göre daha büyük olur.Örümcek ve akreplerde ise kitapsı trakeler bulunur.

Kuşların akciğerlerinde alveoller bulunmaz Kuşların akciğerlerinde alveoller bulunmaz.Akciğerlere bağlı hava keseleri vardır.Bunlar kemiklerin içlerine kadar uzanır.Kuşlar nefes aldıklarında havanın bir kısmı akciğerlere giderken bir kısmıda arka hava kesesine gider , nefes verirken ise hava keselerindek hava akciğerlerden bir kez daha geçer. Kuşlar hem nefes alırken hemde nefes verirken hava akciğerlerinden geçtiği için solunum gazlarından daha çok yararlanırlar.Hava tüplerindeki hava akışı ile kanın akış yönü birbirlerine terstir.

Nefes alma sırasında kaburga kasları kasılarak kaburga uçları yukarı doğru kalkar ve diyafram kasılarak düzleşir.Akciğerlerde oluşan hacim artışı sonucu akciğerlere hava dolar. Akciğer yaklaşık 6 litre hava alabilir.Solunum esnasında ise 3 litre hava alınıp verilebilir. Bu canlı kapasite adını alır.Akciğerlerde değiştirilemeyen hava miktarına ise artık hava denir.

Nefes alma verme merkezi omurilik soğanında bulunur.Burdan çıkan sinirler diyaframa ve kaburga kaslarına gider. 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.

Solunum hızını denetleyen temel faktör kandaki CO2 miktarıdır. Metabolik faaliyetleri hızlanan bir insanda sırasıyla aşağıdaki olaylar gerçekleşir: • Doku hücrelerinde oluşan CO2 miktarı artar. • Oluşan CO2'nin kana geçmesiyle kanın pH değeri düşer asitliği artar. • Bu değişim solunum merkezlerini uyarır ve soluk alış verişi hızlanır. 2. Deniz seviyesinden yükseklere doğru çıkılması durumunda havanın kısmi basıncı azalır ve soluk 3. Adrenalin ve tiroksin hormonları metabolizma hızını artırdığı için soluk alış verişini hızlandırır. 4. Sempatik sinirler solunum hızını arttırırken, parasempatik sinirler solunum hızını yavaşlatır.

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 CO2 basıncı vardır.Bu nedenle CO2 toplardamara geçer.Oksijen ise doku hücrelerinde az olduğu için kandan doku hücrelerine doğru difüzyona uğrar. Değişik blgelerdeki gazların basınçları. (mmHg)

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.Hidrojen iyonu ise alyuvarlarda taşınarak akciğerlere ulaşır. Karbonmonoksit (CO) hemoglobinle tersinir olmayan şekilde bağlanır ve kanın oksijen taşıma kapasitesi azalır böylece solunum zehirlenmeleri meydana gelir.

Hayvanlarda değişik solunum pigmentleri bulunur Hayvanlarda değişik solunum pigmentleri bulunur.Hemosiyanin eklembacaklılarda ve yumuşakçalarda bulunur.Oksijen bağlayıcı atom olarak bakır vardır ve plazmada bulunur. Bazı halkalı solucan türlerinde hemoeritrin ve klorokrorin adı verilen demir içeren pigmentler bulunur.Hemoglobin ise demir atomu içeren 4 hem grubu birleşerek büyük bir protein molekülünden oluşmuştur.Omurgalılarda pigmentler alyuvarda bulunurken omurgasızların çoğunda plazmada bulunur. Her bir hemoglobin molekülü 4 oksijen molekülü taşıyabilir.Oksijenle birleşmesi tersinir bir şekilde oluşur.

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. Derin deniz memelilerinin(Balina) kaslarında bol miktarda miyoglobin molekülü bulunur. Miyoglobin hemoglobine göre oksijen molekülüne bağlanma ilgisi gösterir. Tüm omurgalılarda hemoglobin ve miyoglobin bulunmasına karşın canlıların yaşam yerlerine ve adaptasyon özelliklerine göre bu maddelerin miktarları ve yapısal özellikleri arasında bazı farklar bulunur.

Weddel foku 200-500 metreye dalıp 20 ile 60 dakika arasında bu bölgede kalabilmektedir. İnsandan farklı adaptasyonları vardır. İnsanlar da toplam oksijenin %36 kadarı akciğeri mizde %51 ise kanımızdadır. Oysa weddel fokunda kanda oksijenin %5’i %70 ise kanında bulunmaktadır. Kan hacmi ise kilogram başına insana göre iki kat daha fazladır.Ayrıca dalağı 24 litre kanı depolayabilmekte ve büyük bir yapıya sahiptir. Dalan memeliler oksijen depolayan miyoglobin proteininden de kaslarında çok miktarda içermektedir. Kaslarında oksijenin %25’ini depolayabilmektedir. İnsan da bu miktar sadece %13 tür. Dalma sırasında kalp atım hızı ve oksijen kullanımı azalmakta, çoğu kanın hayati organlar yönelmesi sağlanmaktadır.