Oksijen Taşınması
advertisement
6. SOLUNUM SİSTEMİ SOLUNUM SİSTEMİ • Tüm canlı hücrelerin hemen hemen hepsi hayatta kalabilmek için oksijene ihtiyaç duyarlar. • Oksijen canlının enerjisi için gereklidir. SOLUNUM SİSTEMİ • Hemen hemen tüm vücut hücreleri enerjilerini oksidatif yoldan sağlar. • Oksijenin yokluğu enerji sağlanabilirliğini durdurur. SOLUNUM SİSTEMİ • Elektron taşıma sisteminde en son elektron alıcısı oksijen olduğu için, eksikliği enerjisizliğe ve enerjisizlik de kısa sürede ölüme yol açar. • Solunum olayı, üç farklı tipte incelenir: SOLUNUM SİSTEMİ 1. Hücresel solunum: Besinlerdeki kimyasal enerjinin oksijenle ATP cinsinden kimyasal bağ enerjisine dönüştüğü oksidatif fosforilasyon olaylarıdır. SOLUNUM SİSTEMİ 2. 3. Dış (pulmoner) solunum: Akciğerlerde, alveollerle akciğer kapilerlerindeki kan arasındaki gaz alış verişine denir. İç (doku) solunum: Kapiler damarlardaki kan ile hücreler arasındaki gaz alışverişine denir. Solunum Sisteminin Fonksiyonları 1. Akciğerlerde hava ile kan arasındaki gaz alışverişini sağlamak. 2. Havayı akciğerde gaz alışveriş yerine ulaştırmak. Solunum Sisteminin Fonksiyonları 3. Solunum yüzeyini dehidrasyondan, sıcaklık değişimlerinden ve diğer çevresel faktörlerden korumak. 4. Solunum sistemini ve diğer dokuları patojenlerin girişine karşı korumak. Solunum Sisteminin Fonksiyonları 5. Sesin oluşumunu sağlamak. 6. Burun boşluğunun üst kısmındaki koku epitelinden kokunun alınmasına yardımcı olmak. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Bu görevlerinin yanı sıra homeostazın korunmasında, kanın pH değerinin çok dar sınırlar arasında tutulmasında rol oynar. • Ayrıca solunum sisteminin kasları, idrar çıkarma ile defekasyonda (dışkılama) ve doğumda iş gören abdominal kompreste yardımcı olur. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Kısaca solunum olarak adlandırılan gaz alış verişi hayvanlarda gelişmişlik seviyesine bağlı olarak farklılıklar gösterir. • Az gelişmiş canlılarda, örneğin süngerler, hidralar, medüzler ve yassı kurtlarda ince olan vücut yüzeyleri ile gaz değişimi gerçekleştirilir. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Vücud yüzeyleri ile dış ortamdan alınan oksijen içteki hücrelere ince kanalcıklarla iletilir. • Toprak kurdu gibi bazı omurgasızlar ile Salamander ve amfibilerin bir çok türünde nemli deri sayesinde gaz değişimi gerçekleşir. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Deri solunumunun gerçekleşebilmesinde derinin nemliliğinin devamlı olarak sağlanabilmesi çok önemlidir. • Bunu sağlayan salgı bezleri, muköz salgı yaparlar. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Böceklerde ve diğer arthropodlarda gaz değişimi trake adı verilen borular sistemi ile gerçekleşir. • İnce ve içi hava dolu tüpçükler olan trakeler, trakeol denilen daha ince dallanmalar yaparak hücrelere kadar ulaşır. Şekil 4.32. Böceklerde trake sistemi Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Bazı trakelerin uçlarında hava kesesi bulunur. • Trakelerin vücutta dışa açıldıkları yerde adına spirakl veya stigma denilen kapaklar bulunur. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Solunumun yapılmadığı zamanlarda kapanarak böceği toza ve suya karşı korurlar. • Suda yaşayan canlılarda örneğin krustaselerde (Istakoz ve yengeçler) ve özellikle balıklarda suda erimiş haldeki oksijen solungaçlarla alınır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Balıklarda başın iki yanında bulunan solungaçlarda gaz alışverişi solungaçtaki kapilerlerde kan ile su arasında gerçekleşir. • Kıkırdaklı balıklarda çıplak olarak 5-7 çift, kemikli balıklarda ise operkül denilen bir kapakla örtülü dört çift solungaç vardır. Şekil 4.33. Kemikli balıklarda solungaçlar Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Solungaçlar çok zengin kapiler damar ağına sahiptir. • Solungaçlardaki gaz değişiminin arttırılabilmesi için ağız boşluğundan su basılır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • En iyi oksijenlenmiş sularda bile oksijen oranı yaklaşık % 1 civarındadır. • Oysa havadaki oksijen miktarı yaklaşık % 21 seviyesindedir. • Balıklarda ağızdan su girişi sırasında özofagus (yemek borusu) kapalı olduğu için su mideye gitmez. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Oksijence fakir sularda ve bataklıklarda yaşayan bazı balıklar hava yutarlar. • Bu balıklarda balığın dengesini ve sığ yerde veya derinde yüzmesini sağlayan hava kesesi, solunuma da yardımcı olacak şekildedir. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Omurgalı hayvanların büyük çoğunluğunda gaz değişimi solunum organı olan akciğerlerle gerçekleştirilir. • Akciğerin kompleksliği türün gelişmişliğine bağlı olarak artar. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Semender ve kuyruksuz kurbağaların erginlerinde akciğerler, basit hava keseleri halindedir. • Kurbağalarda diafram ve kaburgalararası (interkostal) kaslar yoktur. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Nostril denilen burun deliklerinden giren hava, kapalı olan ağzın yutma hareketi ile akciğerlere gönderilir. • Kurbağalar ağızları açıkken solunum yapamazlar. Şekil 4.34. Kurbağa akciğeri ve nefes alışı Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Suda yaşayan su yılanları ve su timsahları da dahil olmak üzere sürüngenlerdeki gaz değişimi de buna benzerdir. • Örneğin yılanlarda burun deliklerinden ağız kapalı iken giren hava, vücut hareketleri ile kese şeklindeki akciğerlere ulaştırılır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Yılanlar ağzı açıkken, örneğin besinlerini yutarken, burun deliklerinin hava borusu ile bağlantısı kesildiği için hava alamazlar. • Kuşlarda akciğer oldukça gelişmiştir ve diğer tüm omurgalı hayvanlarınkinden farklıdır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Kuş akciğerleri parabronkus (çoğulu parabronki) denilen çok sayıda dallanmalara sahiptir. • Kuşlarda akciğerlerden başka çok sayıda hava keseleri vardır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Bu hava keselerinin bazıları büyük kemiklerde yer alarak aynı zamanda uçan kuşun vücut ağırlığının azaltılmasında da rol oynarlar. • Hava keselerinin varlığı kuşlara önemli avantajlar sağlar. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Bunların sağladığı oksijen fazlalığı sayesinde kuşlar uçmanın gerektirdiği enerjiyi elde edebilirler, düşük sıcaklıklarda bile yüksek vücut ısısına sahip olurlar, uzun mesafelerde uçabilirler ve hatta bazı türler oksijenin az olduğu yedi bin metre (veya 23 bin feet) gibi yüksekliklerde uçabilirler. Şekil 4.35. Kuşlarda solunum sistemi Solunum Sisteminin Fonksiyonları • İnsanlarda ve diğer memelilerdeki solunum sisteminde atmosferde bulunan oksijen burun, farinks, larinks, trake ve akciğerlerdeki alveoller yolu ile kapilerlere ulaştırılır. • Burun (nasus, rhinos) ve burun deliği havanın giriş yeridir. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Burun (nasus, rhinos) ve burun deliği • Hava aynı zamanda ağızdan da girebilmesine rağmen, nefes burundan alınmalıdır. • Burundan çekilen hava içerisindeki toz gibi yabancı partiküller, öncelikle burun kılları arasında tutulmaya çalışılır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Burun (nasus, rhinos) ve burun deliği • Bunun yanısıra burun mukozasının muköz salgıları ve silleri partikülleri yapıştırarak tutarlar. • Bu sayede ciğerlere mümkün olan en temiz hava yollanır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Burun (nasus, rhinos) ve burun deliği Ayrıca burundan alınan hava, burundan geçerken bir miktar ısıtılmış olur. • Farinks (yutak), solunum sistemi ile sindirim sistemini birbirinden ayıran bölümdür. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Farinks (yutak) • Burunla irtibatlı üst bölümü nazofarinks, ağzın arka tarafında bulunan orta bölümü orofarinks, trake ve özofagus ile bağlantılı olan alt bölümü ise laringofarinks olarak adlandırılır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Larinks (gırtlak, hançere) alınan havanın solunum yoluna gönderildiği ve sesin çıkarıldığı yerdir. • Yenilen ve içilen şeylerin soluk borusuna kaçmasını önleyen epiglottis denilen bir kapak bulunur. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Larinks • Larinksin ön ve yan duvarında bir üçgen oluşturacak şekilde birleşmiş kıkırdak levhalar vardır. • Erkeklerde bu yapı dışarıdan farkedilecek kadar büyüktür. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Larinks • Bu yapı Adem elması (Adam's apple) olarak adlandırılır. • Sesin ortaya çıkmasını sağlayan ses telleri (vokal teller), vokal ligamentler denilen elastik dokudan meydana gelmiştir. • Glottisten geçen havanın bu telleri titretmesi sonucu ses oluşur. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Larinks • Puberte ile birlikte erkeklerde genişleyerek ses telleri uzun, kalın bir hal alır ve bayanlarınkinden daha aşağıdadır. • Bu yüzden erkeklerin sesleri, bayanlarınkine kıyasla daha kaim tonlardadır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Larinks • Ses oluşumuna dudaklar, dil ve yumuşak damak yardımcı olur. • Ayrıca sesin son şeklinin ortaya çıkmasında farinks, göğüs boşluğu, ağız boşluğu, burun boşluğu ve paranazal sinüsler de katkıda bulunur. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Trake (soluk borusu), yaklaşık 2-5 cm genişliğinde ve 11 cm kadar uzunlukta olan bir borudur. • Trake boyunca 15 - 20 kadar trake kıkırdağı yapıda yer alır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Trake • Trake sağ ve sol ana bronşlara ayrılır. • Sağ ana bronş, sağ akciğerin daha büyük oluşundan dolayı soldakinden daha geniş fakat nispeten daha kısadır. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Trake • Ana bronşlar akciğerlere girdikten sonra sekonder ve daha sonra tersiyer bronşlara ayrılarak dallanırlar. • Bu dallanmalar daha sonra bronşiollere (bronkiollere) ve nihayetinde terminal bronşiollere ayrılırlar. Solunum Sisteminin Fonksiyonları Akciğer • Bir çift olan akciğerler pleura adı verilen zardan meydana gelmiş kese içinde bulunur. • Sağ akciğer, soldakine göre % 10 kadar daha büyüktür. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Akciğer • Sağ akciğer üç, sol akciğer ise iki lobludur. • Akciğerlerde bronşiollerin sonlandığı alveoller, gaz değişiminin gerçekleştiği, dört mikrometre gibi çok ince zardan meydana gelmiş yaklaşık 25 mikrometre çapında olan hava kesecikleridir. Solunum Sisteminin Fonksiyonları Akciğer • Üzüm salkımı gibi görünüştedir. • Herbir akciğerde 300 milyonun üstünde alveoller, gaz değişim yüzeyini genişletmişlerdir. • Bu sayede herbir akciğerde yaklaşık 70 m2'lik gaz değişim alanı oluşmuştur. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Akciğer • Bu alan, vücudun alanından yaklaşık 20 kat daha büyüktür ve aşağı yukarı bir tenis kortu veya voleybol sahası büyüklüğündedir. • Akciğerler tüm vücuttakinin yaklaşık %9'u gibi bir oranda kan ihtiva eder. Solunum Sisteminin Fonksiyonları • Akciğer • Yaklaşık 450 ml kadar olan bu kanın büyük bir kısmı gaz değişimini gerçekleştirir. • Gaz değişimi alveollere dolan hava ile alveollerin etrafında bulunan pulmoner kapilerlerdeki eritrositlerin hemoglobini arasında olur. Şekil 4.36. Akciğer dallanmaları Oksijen Taşınması • Plazmada ancak %1.5 oranında bulunan ve difüzyonla geçebilen oksijen haricindeki geriye kalan % 98.5 ile çok büyük bir miktardaki oksijen eritrositler içerisindeki hemoglobin (Hgb, Hb) tarafından taşınır. Oksijen Taşınması 4 Hb + 4O2 (Deoksihemoglobin) 4 HbO2 (Oksihemoglobin) Oksijen Taşınması • Hb'in oksijen taşımasının esası: Akciğer kapilerlerindeki yüksek oksijen basıncı (pO2) altında bağladığı oksijeni, doku kapilerlerindeki düşük oksijen basıncında bırakarak en uzaktaki hücreye bile oksijen sağlaması şeklinde gerçekleşir. Oksijen Taşınması Hb'in oksijen taşımasının esası • Hb, akciğer kapilerlerinde yaklaşık 100 mm Hg pO2'de bağladığı oksijeni, sistemik dolaşımla ulaştığı periferik kapilerlerde 40 mm Hg veya daha düşük p02'de bırakarak taşımış olur. Oksijen Taşınması Hb'in oksijen taşımasının esası • Hb, oksijen taşımasının yanısıra karbondioksitin yaklaşık % 23'ünü taşır ve kanda H+ iyonlarının tamponlayıcısıdır. • Hb'nin oksijen taşımasında oksijen basıncının yanı sıra asitlik, CO2 konsantrasyonu, sıcaklık ve 2,3 BPG (bifosfogliserat) de rol oynar. Oksijen Taşınması Hb'in oksijen taşımasının esası • Metabolizma sonucunda dokularda asitliğin artması, bir başka deyişle pH düşmesi Hb'nin oksijene olan afinitesini (ilgisini) azaltarak Hb'den oksijenin ayrılmasını sağlar. • Bu olay Bohr etkisi olarak adlandırılır. Oksijen Taşınması Hb'in oksijen taşımasının esası • Bunun yanı sıra dokularda metabolizma sonucunda karbondioksit konsantrasyonunun artması da Hb'den oksijen serbestleşmesini kolaylaştırır. • Bu iki faktör, birbiri ile bağlantılıdır ve ikisi bir arada etki yapar. Oksijen Taşınması Hb'in oksijen taşımasının esası • Normal sınırlar içerisindeki metabolizma sonucunda oluşan ısı, Hb'den oksijenin ayrılmasına yardımcı olur. Oksijen Taşınması Hb'in oksijen taşımasının esası • Bundan başka eritrositlerde, glikolitik yol ürünlerinden ele geçen 2,3 BPG, Hb'nin oksijene afinitesini azaltarak oksijenin serbestleşmesine yardımcı olur. • Kan bankalarında bekleyen kanda zamanla 2,3 BPG konsantrasyonu düştüğü için, nakillerde mümkün olduğu kadar taze kan kullanılır. Karbondioksit Taşınması • Dokularda metabolizma sonucu oluşan atık maddelerin yanı sıra karbondioksit süratle uzaklaştırılır. • Karbondioksitin taşınması başlıca üç yolla gerçekleşir: Karbondioksit Taşınması 1. Çözünmüş olarak: Yaklaşık % 7 gibi küçük bir oranda CO2, plazmada çözünmüş halde difüzyonla kandan alveollere geçer. Karbondioksit Taşınması 2. Karbaminohemoglobin halinde: Yaklaşık % 23 oranında CO2, Hb'nin globini ile birleşerek karbaminohemoglobin, Hb.CO2 oluşturur. 3. Bikarbonat iyonları halinde: Yaklaşık % 70 gibi büyük bir oranda CO2'in taşınma şeklidir. Karbondioksit Taşınması • CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO-3 Bu reaksiyonu gerçekleştiren enzim olan Karbonik anhidraz enzimi, bilinen en hızlı iş gören enzimdir. Bu reaksiyonda açığa çıkan H+ iyonlarının bir kısmı Hb ile birleşerek (H.Hb) Bohr etkiyi oluşturur. Nefes Alıp Verme • Nefes alıp verme işlemi, göğüs boşluğunun genişlemesi ve daralması sonucunda akciğerlere havanın girmesi ve çıkması ile gerçekleşir. Nefes Alıp Verme • Göğüs boşluğunun genişlemesi ile hava basıncı düştüğü için daha yüksek olan hava basıncından dolayı, dışarıdaki hava akciğerlere girer ve böylece nefes alma işlemi (inspirasyon) gerçekleşmiş olur. Nefes Alıp Verme • Göğüs boşluğunun kasılması ile artan iç basınçtan dolayı bir miktar hava dışarıya çıkarak nefes verme işlemi (ekspirasyon) gerçekleşmiş olur. Nefes Alıp Verme • Nefes alıp verme sayısı veya solunum hızı erişkinde dakikada 12 -18 arasında değişiklik gösterir. • Çocuklarda bu sayı daha yüksektir ve genellikle 18 - 20 arasında değişir. Nefes Alıp Verme • Bu sayı artan enerji ihtiyacına bağlı olarak artan oksijen ihtiyacı nedeni ile birkaç kat yükselebilir. Şekil 4.37. Nefes alıp vermenin mekanizması Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Suda boğulma olayında olduğu gibi solunum yollarının suyla dolu olması veya soluk borusunun herhangi bir cisimle tıkanması sonucunda gaz alışverişinin gerçekleştirilemediği durumlarda ölüm ortaya çıkar. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Elektrik çarpması, uyuşturucu maddelerin fazla kullanılması sonucu ortaya çıkan laringeal spazm, çarpma veya vurma gibi mekanik etkilerle medulla oblagatadaki solunum merkezinin felci sonucunda boğulma görülür. • Boğulmada önce şuur kaybı, sonra reflekslerin kaybı ortaya çıkar. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Bunu solunum durması ve kalp durması ile ölüm takip eder. • Kapalı alanlarda bazı gazların (örneğin CO2, H2S, SO2 ve CO gibi) konsantrasyonlarının yükselmesi de insanları zehirleyebilir Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Ülkemizde en yaygın olarak görülen şofbenden ölümlerin esası: şofben gazından değil, karbonmonoksit zehirlenmesindendir. • CO , Hb ile oksijene oranla 200 - 250 kat daha kuvvetli şekilde bağlanır. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Şayet solunan havada % 0.1 oranında bile CO olsa insanı zehirler. • Böyle durumda CO, Hb ile bağlandığından dolayı oksijenle bağlanacak Hb azalır ve neticede oksijensizlikten ölüm ortaya çıkar. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Şofben gazı olan LPG, zehirsizdir. • Küçük ve hava akımının az olduğu banyolarda şofben alevinin sönmesi ile sızan LPG'den ölümlerin gerçekleştiği zannedilir. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Oysa şofbenin yanması ile ortaya çıkan CO miktarı artınca şofbenin alevi söner. • Ortamda şofbeni yakacak kadar bile oksijen olmadığı zaman, doğal olarak ölüm gerçekleşir. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • Aynı durum iyi yanmamış mangal kömürlerinin çıkardığı CO'den de ortaya çıkar. • Ayrıca ülkemizde yaygın olarak kullanılan kovalı sobalara gece yatarken yapılan kömür ilavesi ve bu kömürlerin iyi tutuşmaması sonucu oluşan çok miktardaki karbonmonoksitin bacanın iyi çekmemesi ve rüzgar gibi nedenlerle odaya yayılması neticesinde ölümlere neden olmaktadır. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • CO, araba motorlarında kullanılan yakıtın yanmasından ve içilen sigara dumanı gibi daha birçok kaynaktan da ortaya çıkar. • Kapalı bir mekanda çalışan araba içindeki kişinin ölümü de CO zehirlenmesine örnektir. Solunum Durması ve Zehirlenmesi • CO zehirlenmelerinde tedavi, kişiyi derhal temiz havaya çıkartmak, şayet ağırlaşmışsa zaman geçirilmeden saf oksijen solutmakla gerçekleştirilir. • Çünkü CO, Hb'den ancak yüksek oksijen basıncı altında ayrılır.
