Gaz Alışverişi, İnsanda Solunum Sistemi

Canlılarda hayatsal olayların sürdürülebilmesi için gerekli olan enerji hücresel solunumla elde edilir. Genellikle oksijenli olarak gerçekleşen hücresel solunumda kullanılan oksijeni hücre içine almak ve oluşan karbondioksiti hücreden uzaklaştırmak amacıyla bulundukları ortamla gaz alışverişi yapar. Gelişmiş hayvanlarda akciğer, solungaç, deri gibi solunum organlarındaki gaz değişimine dış solunum, doku hücreleri ile kan arasındaki gaz değişimine ise iç solunum denir.

Tek hücreli canlılarda, sünger ve sölenter gibi basit yapılı canlılarda hücreler dış ortamla temas halinde olduğu için gerekli gaz alışverişi hücre zarından difüzyonla gerçekleşir. Bu canlılarda taşıma sıvısı bulunmaz. Hayvanlarda rastlanan başlıca solunum tipleri:

1. Deri Solunumu

Toprak solucanı ve bazı yuvarlak solucanlar gibi omurgasızlarda, kurbağa, semender gibi bazı omurgalılarda deri solunumu görülür. İnsanlarda da çok az da olsa deri solunumu görülür.

Nemli deride çözünerek alınan oksijen taşıma sıvısıyla hücrelere, hücrelerde oluşan karbon dioksit de taşıma sıvısıyla deriye getirilerek dış ortama atılır. Dış ortamla gaz alışverişi nemli deriden difüzyonla gerçekleşir. Derinin nemli kalması mukus tabakası ile sağlanır.

2. Solungaç Solunumu

Omurgasızlardan suda yaşayan yumuşakçalarda, bazı kabuklularda, deniz solucanlarında, omurgalılardan balıklarda, kurbağa larvalarında solungaç solunumu görülür. Solungaçlar suda çözünmüş oksijenin kullanılmasını sağlar.

Solungaçlar dış ve iç solungaç olmak üzere ikiye ayrılır. Dış solungaçlar, kurbağa larvalarında ve akciğerli balıklarda görülür, ipliksi, tüysü ve yaprak şeklindedir. İç solungaçlar, kemikli ve kıkırdaklı balıklarda, bazı yumuşakça ve kabuklularda görülür, başın iki yanında yer alır. Kemikli balıklarda solungaç kapağı bulunur.

Vücudun dış yüzeyinin suya doğru yaptığı kıvrımlar olan solungaçlarda çok sayıda kılcal kan damarları bulunur. Solungaçlarda gaz değişiminin etkisi, solunum ortamının havalandırılması, kan ve su akımlarının birbirine ters olmasıyla arttırılır.

3. Trake Solunumu

Eklem bacaklılardan böceklerde ve çok ayaklılarda trake solunumu görülür. Trakeler böceklerde tüm vücuda oksijen taşıyan, dallanmış borucuklar sistemidir.

Böceklerin karın bölgelerinde stigma denilen açıklıklardan alınan hava, trake borularına, oradanda trakeol denilen çok ince borucuklarda dokulara geçer. Bu yapıların içi sıvı doludur. Bu sıvı yardımıyla trakeoller ile dokular arasına gaz alış verişi sağlanır. Böcek vücudunun kasılıp gevşemesi trakelerdeki havanın değişmesine neden olur.

Trake solunumu yapan canlıların taşıma sıvılarında solunum pigmenti yoktur, taşıma sıvıları renksizdir. Solunum gazları trake borularında taşındığı için solunum sisteminin dolaşım sistemiyle ilişkisi yoktur.

Örümcek, akrep ve kenelerde trakeler kitap sayfaları gibi dizildiğinden kitapsı akciğer adını alır.

Akciğer solunumu yetişkin kurbağalarda, sürüngenlerde, kuşlarda ve memelilerde görülür. Akciğerdeki gaz değişim yüzeyinin büyüklüğü canlının metabolizma hızıyla doğru orantılıdır.

Kurbağalarda akciğer torba şeklindedir, bu nedenle gaz değişim yüzeyi fazla değildir.

Kurbağalarda akciğerler derin bölmeli bir yapı gösterir. Yılanlarda akciğerlerden biri körelmiş hava kesesine dönüşmüştür.

Kuşlarda akciğerlere bağlı, kas ve kemiklere kadar uzanan hava keseleri vardır. Alveol bulunmaz. Kuşlarda soluk almada hava keseleri dolar; soluk vermede hava keseleri boşalır, akciğerler dolar. Solunumda akciğerlere daima temiz hava verilir. Hava akımı tek yönlüdür ve kanın akış yönüne zıttır, böylece oksijenin daha fazla tutulması sağlanır.

Memelilerde akciğer gelişmiştir. Gaz değişim yüzeyini artıran alveoller bulunur. Memelilerde diyafram kaslı yapıya sahiptir.

Farklı canlılarda görülen solunum organlarında baz özellikler ortaktır. Bu özellikler şunlardır:

Solunum yüzeyleri ince olup, daima nemlidir.
Solunum yüzeylerinde gaz alış verişi difüzyonla gerçekleşir.
Solunum organları geniş yüzeylere sahiptir.
Trake solunumu yapan canlılar hariç diğer solunum organlarının yüzeyleri kılcal damarlarla sarılmıştır.

B. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

İnsanda solunum sistemi ağız, burun, yutak, gırtlak, soluk borusu ve akciğerlerden oluşur.

İnsanda ağız ve burun soluk borusuna açılır. Burun boşluğunu döşeyen zarın yüzeyi nemli ve kıllıdır. Hava buradan akciğerlere giderken, temizlenir, ısıtılır ve nemlendirilir.

Hava yutaktan gırtlağa geçer. Gırtlak soluk borusunun başlangıcıdır, ses telleri bulunur. Ayrıca besinlerin soluk borusuna kaçmasını engelleyen gırtlak kapağı (epiglottis) vardır.

Soluk borusunda bulunan bezlerin salgısı ve siller sayesinde tozlar ve yabancı maddeler tutulur, solunum havası temizlenir. Soluk borusunun büzülmesini önleyen C biçiminde bir seri kıkırdak halkalar bulunur. Soluk borusu bronş adı verilen iki kola ayrılarak, her biri bir akciğere gider. Bronşlar akciğerde bronşçuklara dallanır. Bronşçuklar da alveol keseleriyle sonlanır. Alveoller tek katlı epitelden oluşmuştur ve iç yüzeyleri nemlidir. Alveollere giren havanın oksijeni nemde çözünür, epitel arayıcılığıyla alveollere difüzyonla geçer. Alveolleri oluşturan epitel hücreleri lipoprotein salgılar. Bu salgı alveol duvarının büzülmesini önler, kılcallardan alveollere daha az su geçmesini sağlayarak su kaybını önler, havanın dışarı daha kolay atılmasını sağlar.

Göğüs kafesinde iki tane akciğer bulunur. Akciğerler pleura denilen iki katlı zarla örtülüdür. Bu zarlar arasında pleura sıvısı bulunur. Bu sıvı akciğerlerdeki darbelerden korur, soluk alıp vermeyi kolaylaştırır.

1. Soluk Alıp Verme Mekanizması

Soluk alıp verme, diyafram ve kaburga kaslarının kasılıp gevşemesiyle gerçekleştirilir.

Soluk alma sırasında; kaburga kasları ve diyafram kasları kasılır. Diyafram düzleşir, kaburga uçları yukarı kalkar. Göğüs boşluğu genişler, akciğer hacmi artar. Böylece akciğer iç basıncı düşer. Dış basınç iç basınçtan büyük olduğundan akciğerlere hava dolar. Soluk alma olayında enerji harcanır.

Soluk verme sırasında; kaburgalar arası kaslar ve diyafram kası gevşer. Diyafram kubbeleşir, kaburga uçları hacmi azalır. Akciğerlerdeki basınç, atmosfer basıncından yüksek olduğundan hava vücut dışına atılır. Soluk vermede akciğerlerin geri yaylanma basıncınında etkisi vardır. Soluk verme sırasında enerji harcanmaz.

2. Solunum gazlarının taşınması

Birçok hayvanda oksijenin dokulara taşınması solunum pigmentleriyle sağlanır. Solunum pigmentleri omurgalı hayvanlarda alyuvar içinde, omurgasız hayvanlarda kan plazmasında taşınır. Omurgalılarda demir içeren hemoglobin pigmenti yumuşakçalarda bakır içeren klorokrüorin veya hemoeritrin pigmenti bulunur. Taşıyıcı pigmentlerin hepsi oksijen ile tersinir reaksiyona girer. Kanda hemoglobin bulunması oksijen taşıma kapasitesini arttırır.

Oksijenin Taşınması

Kana geçen oksijenin %98 ‘i alyuvarlardaki hemoglobinle, %2’si ise kan plazmasında çözünmüş halde taşınır. Doku kılcallarında oksijen hemoglobinden ayrılır.

Oksijenin hemoglobinden ayrılmasına, kandaki oksijenin basıncı, kanın pH’ı ve karbondioksit yoğunluğu, ısı derecesi etki eder.

Karbondioksitin Taşınması

Hücresel solunum sonucu oluşan karbondioksit doku hücrelerinden hücreler arası sıvıya orandansa difüzyonla kan plazmasına geçer. Karbondioksitin çok az kısmı (%7) kan plazmasında çözünmüş olarak taşınır, geri kalan kısmı alyuvarlara geçer. Alyuvarlara giren karbondioksitin bir kısmı (%15-20) hemoglobine gevşek şekilde bağlanır.