Solunum Nasıl Gerçekleşir

Solunum Nasıl Gerçekleşir

Solunum, birçok anlamı olan bir sözcüktür: Yaşayan hücrelere özgü biyokimyasal tepkimeyi, hücrelerin birbirleri ve dış ortamları arasındaki gaz alışverişini ve solunum hareketlerini anlatır. Biyokimyasal tepkime yalnızca büyüme, gelişme ve dokuların onarılması olayı değil, aynı zamanda, hücrelerin canlılığının sürmesi için, yaşayan organizmaların aldığı besinlerin yakılarak enerji açığa çıkarılması olayıdır. Hemen tüm hayvan ve bitkiler, de, biyokimyasal solunum için oksijen gazı gereklidir. Suda yaşayan hayvanlar suda erimiş oksijeni, karada yaşayan organizmalar ise havadaki oksijeni kullanırlar.
Solunum sözcüğü ikinci anlamında, yalnızca dolaşım sistemi olan hayvanlarda kullanılır; dış ortam ve kan ile kan ve yaşayan doku hücreleri arasındaki gaz alışverişi olayını anlatır. Dış ortamdaki oksijenin kana geçişi ve bedenin bir artık ürünü olan karbondioksitin kandan dış ortama verilmesi olayına, dış solunum denir.
Solunum üçüncü anlamında, akciğerleri olan hayvanların soluk alıp verme hareketleri için kullanılır. Bu hayvanlar akciğerlerin kılcal damar yatağı ile temasa geçirilecek bol miktarda oksijene ihtiyaç duydukları için, göğüs kaslarının düzenli hareketleriyle, akciğerlere havanın girip çıkması sağlanır. Akciğerlerin hava ile doldurulmasına soluk alma (inspiryum), havanın akciğerlerden dışarı atılmasına da soluk verme (ekspiryum) denir.

HAYVANLARDA SOLUNUM SİSTEMİ BİÇİMLERİ

En yalın hayvanlarda, özel bir solunum sistemi yoktur. Tekhücreli hayvanlarda, tüm hücre yüzeyi dış ortamla ilişkidedir ve bol miktarda oksijen, hücre zarı boyunca hücre içine geçer. Aynı biçimde, karbondioksit de, hücre içinde zararlı düzeylere ulaşmadan, hücre zarından dışarı kaçar.
Küçük çokhücreli hayvanların —özellikle etkin olmayanların— solunum organlarına ihtiyacı yoktur; ama dolaşım sistemi olan hayvanların, üstderi (epidermis) altında kılcal damarları (en küçük kan damarları) vardır. Kan, kılcal damarlardan geçtiğinde, beden yüzeyine çok yakın olarak akar; genellikle, dış ortamdan yalnızca iki hücre tabakası (üstderi ve kılcal damarların çeperleri) ile ayrılır. Kılcal damarların emdiği oksijeni, kan, iç dokulara taşır.
Büyük ya da etkin hayvanların, bedenin dış yüzeyiyle emdiklerin, den çok daha fazla oksijene ihtiyaçları vardır. Balıklar ve suda yaşayan birçok başka organizmada, solungaç adı verilen özel solunum organları bulunur. Sürekli olarak suyla temasta olan solungaçlar da, kılcal damarlarla donatılmıştır ve kan burada da, yüzeye çok yakın akar.
Balığın solungaçları, derisi yoluyla borucukları aracılığıyla solurlar. Dallanmalar gösteren bu borucuklar, birkaç açıklıkla dış ortama açılır. Böylece, oksijenin doku hücrelerine geçişi sağlanırken, bedenden aşırı su yitimine de izin verilmez.
Hemen tüm büyük ve hareketli karada yaşayan organizmalar, akciğerleri aracılığıyla solurlar. Memeliler, kuşlar, sürüngenler ve ergen kurbağalar bu gruba girer. Balinalar gibi suda yaşayan memelilerin de, solungaç yerine akciğerleri vardır. Akciğerler, ağız ve burun deliklerinden beden içine uzanan kese biçiminde organlardır. Böceklerin soluk borucukları rüzgar altında kalmayacak biçimde düzenlenmiş olduğundan, bu yolla yitirilen su miktarı çok azdır. İnsanlarda akciğerlerin yüzeyi düz değildir, alveol denen çok sayıda küçük, kör keseciklerden oluşur. Dolaşım sisteminin kılcal damarları, alveol epitelinin hemen yanında gider, böylece, alveol havasından oksijen alırken, kandaki karbondioksiti de alveollere verir. İnsanlarda her iki akciğerin toplam solunum yüzeyi derininkinin 50 katıdır.

KANDA GAZLARIN DURUMU

Oksijen suda çözünen bir gaz olduğundan, kanın sıvı bölümü olan plazma içinde eriyebilir. Ancak, oksijenin suda çözünme yeteneği çok fazla olmadığı için, bedenin doku hücrelerinin tüm oksijen ihtiyacı, plazma içinde erimiş oksijenle sağlanamaz. Alyuvarlar (kanın kırmızı küreleri), belirli koşullarda oksijene büyük ilgi gösteren hemoglobin pigmenti bakımından zengindir. Bu yüzden, kan, alyuvarları aracılığıyla plazmaya, oranla çok daha fazla oksijen taşır. Kan oksijeninin ortalama yüzde 98’i hemoglobinle ve ancak yüzde 2’si plazmayla taşınır.
Hemoglobin morumsu renktedir. Oksijen ile bağlanınca, parlak kırmızı renklioksihemoglobin’e döner. Geri dönüşümlü olan bu tepkime genellikle şöyle yazılır:
Hb + 02i=» Hb02
Bir hemoglobin molekülü, proteine (globin) bağlanmış 4 hem molekülünden oluşur. Her hem molekülü bir molekül oksijen ile bağlanma yeteneğinde olduğundan, bir hemoglobin molekülü, dört moleküle kadar oksijen taşıyabilir. Hemoglobinin taşıdığı oksijen molekülü sayısı, kanın oksijen düzeyi ve pH tepkimesi (asitliği ya da bazlığı) dahil, çeşitli koşullara bağlıdır.
Hemoglobin, akciğerler gibi oksijen yoğunluğunun yüksek olduğu yerlerde, oksijen ile bağlanma eğilimi gösterir. Oksijen yoğunluğunun düşük olduğu yerlerde (kimya, sal solunum için harcandığı dokular düzeyi gibi) ise, bağlı bulunduğu oksijeni serbest hale geçirme eğilimindedir. Böylece akciğerlerden oksijeni alıp dokularda açığa çıkaran kan, bu özelliğiyle beden için kusursuz bir iletim sistemidir.
Barometre deniz düzeyinde 760 mmHg (cıva)’lık bir atmosfer basıncı ölçer. Oksijen, havadaki gazların ancak 1/5’ini oluşturduğundan, kısmi basıncı ortalama 150 mmHg’dir. Akciğer alveollerinde oksijenin yoğunluğu biraz daha düşer ve basıncı 105 mmHg olur. Kanı dokulara götüren atardamarlarda ise, oksijen basıncı 100 mmHg’-nın çok az altındadır.
Oksijen basıncının 80 mmHg ya da daha yüksek olduğu durumlarda, genellikle hemoglobinin yüzde 90’ı (ya da daha çoğu) oksijen ile bağlanmıştır. Hemoglobinin her molekülü dört molekül oksijenle bağlanmışsa, hemoglobin, kan oksijeninin en az yüzde 90’ını taşımaktadır. Bununla birlikte etkin olarak solunum yapan doku hücrelerinde, oksijen basıncı 40 mm’yi pek ender geçer; 0 mm’ye kadar da düşebilir. Akciğerlere dönen kandaki oksijen basıncı, ortalama 40 mm’dir. Bu düzeydeki düşük oksijen basıncında, hemoglobin, taşıyabileceğinin çok altında oksijen taşımaktadır ve akciğer kılcal damarlarından geçerken bol miktarda oksijenle bağlanarak, bir kez daha oksijenle doymuş hale gelir.
Kanın asitliği arttıkça, hemoglobinin oksijene bağlanma eğilimi azalır. Etkin olarak solunum yapan dokularda, son yıkım ürünü olarak karbondioksit oluşur. Bunun bir bölümü plazmada çözülerek, kanın asitliğini artırır. Böylece, dokularda oluşan karbondioksit, gene dokular düzeyinde oksijenin serbestleşmesini artırır. Karbondioksit, kandan akciğerlerde ayrılır ve soluk vermeyle dışarı atılır. Bu olay, kanın akciğer kılcal damarlar yatağında biraz daha çok baz tepkimede olmasını, böylece de, hemoglobinin akciğer alveollerindeki oksijenle bağlanma miktarının artmasını sağlar.

Kandaki karbondioksitin yalnızca yüzde 5’i plazmada çözülmüştür. Büyük bir bölümü (ortalama yüzde 85) bikarbonat iyonu (HC03~) halinde taşınırken, ortalama yüzde 10’u hemoglobine bağlanmış durumdadır. Bu son durumdaki karbondioksit, akciğerlere geldiğinde açığa çıkar.

SOLUNUMUN DÜZENLENMESİ

Solunum birkaç kasın —diyafram ve kaburgalararası kaslar— denetimi altındadır. Bu kasların kasılma ve gevşeme hareketleri, beyindeki sinir merkezleri tarafından düzenlenir.
Akciğerler, göğüs boşluğu içinde yer alır. Bu boşluk göğüs kafesiyle çevrilidir; geniş kubbe biçiminde bir kas olan diyafram ile, karın boşluğundan ayrılır. Soluk alma, kaburgalararası kasların ve diyaframın kasılmasıyla olur. Kaburgalararası kaslar kasılınca, göğüs kafesini hafifçe yükseltip, hafifçe de öne doğru hareket ettirirler. Diyafram kasılınca, aşağıya doğru iner.
Bu iki hareket de, göğüs boşluğunun hacmini artırır. Hacmin artması, akciğerler içindeki hava basıncını düşürerek; havanın akciğerler içine göçmesini sağlar. Kaslar gevşeyince, kaburgalar alçalarak içe doğru döner, diyafram yükselir. Bu hareketler göğüs boşluğunun hacmini azaltır ve akciğerler içindeki havayı sıkıştırarak, soluk verme hareketiyle dışarı atar.
Kaburgalararası kasların ve diyaframın sinirsel denetimi, karmaşık bir olaydır. Kısmen, soğanilikteki -solunum merkeziyle, varol köprüsündeki solunum düzenleyici merkezin denetimi altındadır. Solunum merkezi iki bölüme ayrılmıştır: Soluk alma merkezi ve soluk verme merkezi.
Solunum merkezinden kalkan sinir akımları, oynatıcı sinirler boyunca kaburgalararası kaslara ve diyaframa iletilince, bu kasların kasılmasını sağlayarak soluk alma hareketini başlatırlar. Akciğerlerdeki duyurucu sinirlerin protoplazma uzantıları, soluk alma sırasında gerilen akciğerlerin durumuyla ilgili bilgiyi soluk verme merkezine iletir. Soluk verme merkezinden kalkan akımlar da, soluk alma merkezini baskı altına alarak, solunum kaslarına giden akımların durmasını sağlar. O zaman kaslar gevşer ve soluk verme hareketi başlar.
Akciğerlerin havası boşalınca,’ soluk verme merkezine giden duyurucu sinirler artık uyarılmaz; dolayısıyle de, soluk alma merkezini baskı altında tutucu akımlar gönderilmez. Böylece, bir soluk alma ve verme çevrimi tamamlanmış olur. Baskıdan kurtularak serbestleyen soluk alma merkezi, kasların kasılmasını sağlayan yeni a-kımlar göndererek, başka bir çevrimi başlatır. Normal olarak, bu soluk alma ve verme çevrimi yaşam boyunca, kişinin düşünmesine gerek kalmaksızın, otomatik olarak tekrarlanır.
Soluk alma merkezinden soluk verme merkezine iletilen akımların bir bölümü, solunum düzenleyici merkez yoluyla gitmektedir.
Solunumun sıklık ve derinliği, oksijen miktarından çok, karbondioksit miktarına bağlı olarak düzenlenir. Karbondioksit yoğunluğu arttıkça, solunum derinleşir ve hızlanır. Karotis atardamarlarındaki karotis sinüsleri denen küçük şişlikler ve aorttaki duyualıcılar, kanın karbondioksit kapsamına son derece duyarlıdır. Karbondioksitin kan yoğunluğu artınca, bu alıcılardan kalkan akımlar, solunum merkezine ve solunum düzenleyici merkeze gönderilir.

Yorum yazın