Slayt 1

SOLUNUM
SİSTEMİ
FİZYOLOJİSİ– 2
OMURGALILARDA
SOLUNUM
HAYVANLARDAKİ SOLUNUM ORGANLARI
Hayvanlar çevre ile gaz alış verişlerini
gerçekleştirebilmek için
deri, trake, solungaç ve akciğer gibi özel solunum
organlarına gereksinim duyarlar.
Balıklar solungaçlarıyla solunum yaparlar.
Solungaçları yutağın her bir yanında ve operkulumların
altında dörder çift solungaç yayları üzerinde yer almıştır.
BALIKLARDA SOLUNUM SİSTEMİ
Solungaçlardaki ventilasyon, çoğu türde tek yönlü su
akımı ile gerçekleştirilir.
Solungaçlardaki kan akımı ile su akımı;
aynı yönde,
zıt yönde veya
her ikisinin karışımı
şeklinde olabilir.
Aynı yön
Ters yön
Kanın ve suyun farklı yönde akımı,
aynı yönden akımdan daha fazla gaz transferine
olanak verir.
Balıklarda Solungaç Yapısı
Solungaçlar ince epitel çıkıntılarından oluşurlar.
Solungaçların üzeri dolaşım sisteminin kılcal damarları
ile örülmüştür.
Gaz değişimi, solungaç epiteli ve kılcal damarların tek
tabakalı yassı epitelleri arasında difüzyonla
gerçekleşir.
Suda erimiş oksijen solungaç epitelinden kılcal
damarlara geçer.
Karbondioksit ise ters yönde hareket eder.
Solungacı olan her hayvan, bu organın üzerinde su
akımını sağlayan bazı yapılara sahiptir.
Örneğin balıklar ağzını açarak bir miktar su alır,
sonra ağzını kapatarak ve ağız boşluğunu daraltarak
suyun solungaçlar üzerinden geçmesini sağlarlar.
Solungaçlar: Bol kan damarları içeren dışa doğru
uzamış ince yüzeylerdir.
Kana geçen oksijen hemoglobin tarafından tutulur
ve kan dolaşımı ile bütün vücut hücrelerine ulaşır.
Oksijenin suda çözünme oranı çok düşüktür.
Deniz suyunda % 0,5, havada % 21 oksijen
bulunur.
Bu nedenle suda yaşayan hayvanlar oksijen
ihtiyaçlarını karşılayabilmek için solungaçlarını
devamlı su akıntısında tutması gerekir.
Bir solungaçta iki sıra halinde dizilmiş yuvarlak solungaç
iplikleri bulunur.
Her bir iplik, çok sayıda yan yana dizilmiş çok ince levhacıklar
içerir.
Bu levhacıkların üzeri ince bir epitelyum tabakası ile örtülmüştür ve levhacıklar
arasında getirici ve götürücü solungaç atardamarlarının birleştiği kılcal damarlar
yer alır.
Her bir solungaç, bir solungaç yayı ile desteklenir.
Solungaç yayları kıkırdaklı balıklarınkinden daha kısadır.
Solungaç yayının iç kısmında solungaç dikenleri yer alır.
Solungaç yayı
Kan akımı
Su akımı
Su girişi
Solungaç kapakları
Solungaç lamelleri
Solungaç dikenleri, yutulan sert cisimlere karşı solungaçları
korur ve aynı zamanda yutulan besinlerin solungaç
yarıklarına girmesini engeller.
Bunlarda spirakulum (bazı hayvanlardaki solunum ile ilgili açıklıklar)
yoktur.
Solunum esnasında operkulum kapatılır, ağız açılır ve su
açık olan ağıza girer.
Sonra ağız kapatılır, operkulum açılır ve bu sayede su
solungaç yarıklarına geçer.
Bu sırada solungaç ipliklerindeki kılcal damarlarda
bulunan kirli kan, içerisindeki karbondioksiti suya vererek
yerine sudaki erimiş oksijeni alır.
Solungaçların histolojik görünümü
Bazı balıklar su dışında da yaşayabilirler.
Örneğin Yılan balıklarının (Anguilla) bazen ıslak çayırlarda
geceleri kurbağa avladıkları, Hindistan’da yaşayan tırmanıcı
levreklerden olan Anabas’ın yaşamının büyük bir
çoğunluğunu ağaçlara tırmanarak geçirdiği saptanmıştır.
Hatta Anabas’ın karadan bir gölden diğerine geçişi
gözlenmiştir.
Aslında yılan balıklarında hava ile solunumu sağlayacak özel
organlar yoktur. Bu değişimi deri ile yaptıkları
düşünülmektedir. Bazı balıklarda su yüzeyine çıkarlar ve hava
yutarlar. Cobitidae familyasının bazı türlerinde kemik kapsül
içerisindeki hava keseleri soluma yapar. Bazı balıklarda
solungaçlardan başlayarak vücudun ventralinde uzanan
büyük hava keseleri vardır. Hava kesesi bir veya iki odacıklı
olabilir. Bu hava keselerinin yutakla bağlantısı vardır.
Daha yüksek yapılı balıklarda, örneğin deniz tabanında
yaşayan Fener balığı (Lophius) ve Kurbağa balığı
(Uranoscopus) gibi balıklarda bu bağlantı körelmiştir ve hava
kesesi kapalıdır.
Kemikli balıklardaki hava kesesinin önemi
hidrostatik bir organ olarak görev
yapmasından ileri gelir.
Bir balığın suyun çeşitli derinliklerindeki
basınca dayanabilmesi
için bu keseye gaz doldurulur veya boşaltılır.
AMPHİBİA’DA (İKİYAŞAMLILARDA)
SOLUNUM SİSTEMİ:
İkiyaşamlılar; solungaç, akciğer, deri ve ağız
boşluğu ile solunum yaparlar.
Tüm ikiyaşamlıların embriyo ve larva
evrelerinde solungaçlar vardır.
Sucul semenderlerde solungaçlar tüm yaşam
boyunca durur.
Bunlarda solungaçlarla solunum yaparlarken tıpkı
balıklar gibi ağızlarını açarlar, ağızlarına giren suyu
ağzın kapanmasıyla solungaçlara doğru pompalarlar
ve solungaç iplikleri arasından geçen suyun
oksijeninin alarak yerine kirli kandaki karbondioksiti
verirler.
Bazıları ise solungaçlarını su içinde titreterek solunum
yapabilirler.
Bunlar solunum için ağızlarını kullanmazlar. Örneğin;
Necturus bu şekilde solunum yapmaktadır. Sucul yaşam
biçiminden karasal yaşama geçerken metamorfoza paralel
olarak bazı fizyolojik değişikliklerinde meydana gelmesi
zorunludur.
Bu değişikliklerin başında ise akciğer solunumu yer alır.
Dipnoi (Akciğerli balıklar) dışında, ilk olarak akciğerle solunum
yapan en basit omurgalı canlılar amphibia’lardır.
Bunların akciğerleri basit kese şeklindedir.
South American Lungfish
Lepidosiren
Karada yaşayanlarında iç yüzeyin kıvrılması ile oluşan
alveoller solunum yüzeyinin arttırılmasına neden olur.
İkiyaşamlıların birçoğunda hava dış burun deliklerinden
burun boşluğuna ve buradan iç burun delikleriyle ağız
boşluğuna girer.
Kurbağada Nostril (iç Burun deliği)
Daha sonra yapılan basit yutkunma hareketleriyle hava,
glottis ve halka şeklindeki kıkırdaklarla desteklenmiş olan
trake yoluyla bronşlara ve oradan da akciğerler iletilir.
Dilin arkasında ve farinksin orta alt kısmında yer alan bir
yarık şeklinde bulunan glottis, nefes alındığı zaman açılıp,
besin yutulduğu zaman kapanarak besinlerin akciğere
gitmesine engel olur.
Glottis (Yutağa açılan yer)
Karaciğer
Akciğer
Akciğer
Mide
Trakenin üst ucu özellikle kurbağalarda genişleyerek
içerisinde ses tellerinin yer aldığı Larinks (ses kutusu) şeklini
almıştır.
Akciğerlerden hızla çıkan hava ile titreşen bu teller sesin
oluşmasını sağlar.
Suda yaşayan ampibialarda akciğerlerin hidrostatik görevi de
vardır.
Akciğer
AKCİĞER
KARACİĞER
Oksijeni bol dağ sularında yaşayan bazı semenderlerde
örneğin Kuzey Amerika’da yaşayan Plethodontidae üyelerinde
akciğerler ve solungaçlar körelmiştir, buna karşın deri
solunumu ilerlemiştir.
Çünkü soğuk dağ sularında yavaşlayan metabolizma için bu
tip solunum ile sağlanan oksijen yeterli olmaktadır.
SÜRÜNGENLERDE (REPTİLİA) SOLUNUM SİSTEMİ:
Dış burun delklerinden giren hava burun delikleri
kanallarından geçtikten sonra velumun arka kısmında yer alan
iç burun deliklerinden, glottise geçer. Glottis daha sonra trake
ile birleşir.
Trakenin üst kısmında yer alan ve kıkırdak halkalarla
desteklenen Larinks (ses kutusu) amfibi ve kuşlardakinden
daha az gelişmiştir.
TRAKE ÖZOFAGUS SAĞ AKCİĞER İNCEBARSAK
TESTİS
KALINBARSAK
MİDE
KALP
SOL AKCİĞER
PANKREAS
DALAK
KARACİĞER
BÖBREKLER
Trake, her biri akciğer ile birleşen iki kısa bronşa ayrılır.
Sürüngenlerin akciğerleri ergin akciğerli iki yaşamlılar ile
amfibiler arasında bir yapı gösterir.
Sürüngenlerin akciğerlerindeki alveoller amfibilerden daha
fazladır.
Akciğerlerinde pulmonal kılcal damarlarda vardır.
DİL
EUSTACHİAN
TUBE OPENİNG
İNTERNAL NARE
OPENİNGS
BEAK
POLATAL FOLDS
EXTERNAL NARES
GLOTTİS
Bazı yılanlarda sol akciğer küçülmüş hatta tamamen
kaybolmuştur.
Bazı kertenkelelerde ise akciğerin biri diğerinden daha
büyük olabilir. Timsahların akciğerleri memelilerinkine çok
benzerlik gösterir.
Sucul kaplumbağaların kloaklarında bulunan ince çeperli
ve zengin kılcal damarlı kısım, hayvan su altında kaldığı
zaman tıpkı bir kloak solungacı gibi görev yapar.
KUŞLARDA (AVES) SOLUNUM SİSTEMİ
Akciğerler özellikle kuşlarda değişiklik gösterirler. Kuşlar
omurgalılar içinde en etkin solunum yapan gruptur.
Metabolizmaları yüksek olduğu için gerekli olan fazla
miktardaki oksijeni sağlamak amacıyla akciğerler yanında
hava keseleri de bulunmaktadır.
Solunum organları akciğerler küçüktür.
Memelilerde olduğu gibi serbest bir halde göğüs boşluğunda
durmazlar.
Tersine vücut boşluğu ile gövde boşluğunun duvarlarına
yapışık ve omurganın yanlarında, kaburganın ara
boşluklarına gömülmüş bir halde bulunurlar.
Kısa olan bronşları birçok kollara ayrılır.
Bu kollardan yer yer birbirleriyle birleşen borular çıkar ve
bunlar kılcal kan damarlarıyla içiçe örülmüşlerdir.
Akciğerin bronşiyal borularından birçok hava kesesi
çıkmaktadır.
Bunlar belirli bölgelere, boyun, göğüs ve karın kısımlarına
uzanır.
Hatta leğen kemiği boşluklarına kadar sokulurlar.
Bu hava keseleri hava deposu işini görürler.
Gövde, kanat ve ayak hareketlerinde sıkışır ve açılırlar,bu
suretle ciğerlerde hava vantilasyonunu sağlarlar.
Kuşlarda diyafram olmayışı, göğüs kafesi yapısı ve
akciğerlerin yerleşimi dolayısıyla solunum işlemi de
memelilerden farklıdır.
Nefes alma sırasında bu keselere dolan hava, nefes verme
sırasında akciğerlerdeki kullanılmış havanın tümünü dışarı
süpürür.
Bunun sonucunda akciğerlerdeki kılcal damarlar her zaman
yüksek derecede oksijen içeren hava ile temas ederler.
Solunum sistemi gaga üzerinde yer alan dış burun delikleri ile
başlar.
Bunlar birer kanalla ağız tavanında yer alan iç burun deliklerine
bağlanır.
Memelilerde olduğu gibi glottis, küçük bir yarık şeklinde farinksin
arka tabanında yer alır.
Bu kısımdan sonra kısa larinks, soluk borusuna
bağlanır.
Büyük bir olasılıkla havanın ısıtılmasını sağlamak
amacıyla trake oldukça uzun ve kıvrımlıdır.
Trake etrafında yer alan halka şeklindeki kıkırdak
veya kemik yapılar destek ve koruma görevleri
yapar.
Bu kısmın sonunda yer alan “Synriks” (ses kutusu) kuşlarda
ses meydana getirmeye yarar. Ses, akciğerlerden gelen
havanın titreşimi sonucu çıkar. Synriksden her bir akciğere
birer bronş ve bu bronşlardan da akciğer içerisine çok sayıda
bronşcuklar ayrılır.
Kuşların solunum hızı diğer omurgalılara göre
oldukça yüksektir.
Bunun nedeni kuşların daha aktif bir yaşam
şekline, daha yüksek bir metabolizmaya ve vücut
sıcaklığına sahip olmalarından kaynaklanır.
MEMELİLERDE SOLUNUM SİSTEMİ
SOLUNUMUN SİNİRSEL
DENETİMİ
Solunum hareketleri bir
ritim ile tekrarlanır.
Nefes alma ve nefes
verme merkezleri
tarafından kontrol edilir.
Memelilerde gaz değişimi amaçlı solunum iki
safhada gerçekleşir
1. Soluk alma (inspirasyon)
2. Soluk verme (ekspirasyon)
Solunum Gazları
Atmosferik havanın içerdiği, solunum fonksiyonunu
ilgilendiren ve adına "Solunum gazları" denilen
gazlar, kimyasal yapı bakımından hemen her yerde
aynıdır ve soluk alıp-verme ile akciğerlerle alınıpverilen havanın içeriğinde oksijen, karbondioksit,
azot ve su buharı bulunmaktadır.
Solunum gazlarının oranları, solunum
fonksiyonlarının değişik aşamalarında çok büyük
farklılıklar göstermektedir.
NEDEN UYKUMUZDA VE BİLİNCİMİZ YERİNDE DEĞİLKEN
BİLE NEFES ALIRIZ?
Soğancık (Medulla oblangata)’da bulunan solunum merkezi
ritmik olarak nefes alma ve nefes verme impulsları gönderir.
Solunum merkezi ayrıca vücudun diğer kısımlarından da bilgi
alarak ona göre nefes almanın derinliğini ve oranını saptar.
Bu nedenle uykumuzda bile hatta bilincimiz kapalı iken bile
nefes alıp vermeye devam ederiz…
Solunum Gazlarının Taşınması
Solunum yolu ile vücuda, temelde oksijen alınmakta
ve karbondioksit verilmektedir.
Solunum yolu ile akciğerlere alınan ve fonksiyon
görmeyen azot, su buharı ile doymuş hale getirilir.
Bu nedenle soluk alma ile soluk verme sırasında
miktar olarak azalmış olarak görülür.
Kullanılan oksijenin, metabolizma ürünü olarak açığa
çıkarılan ve soluma ile atılan karbondioksit miktarına
bölünmesi ile "Soluma katsayısı " hesaplanır ve metabolizma
araştırmalarında çok önemlidir.
Vucuttan atılan karbondioksit miktarı
Solunum katsayısı = __________________________________
Vucuda alınan oksijen miktarı
Solunum yolu ile alveollere alınan solunum
gazlarının alveoller ile kan arasındaki
değişimi için belirli bir basınca sahip olmaları
gerekmektedir.
Ayrıca bu değişim; plazmada erimiş oksijen
miktarına, kandaki hemoglobin miktarına ve
hemoglobinin oksijene karşı afinitesine (ilgisine)
göre de değişmektedir.
SOLUNUM TİPLERİ:
EUPNEA: Dinlenme sırasında yapılan solunumdur.
HİPERPNEA: Solunum sayısı veya derinliği artarsa veya
her ikisi birden artarsa böyle solunuma denir.
POLYPNEA: Çabuk, yüzeysel ve kesik kesik olan
solunuma denir.
APNEA. Solunumun kısa bir süre durmasına denir.
DYSPNEA: Güç yapılan solunuma denir.
Akciğerler vücuttan çıkarılıp sıkıştırılsa bile içindeki
hava tamamen çıkarılamaz.
Yeni doğan bir bebek sadece bir kere bile nefes
almış olsa rezidüel hava akciğerleri terk etmez.
Bu adli tıp için önemli bir kriterdir.
Bu kriterden bebeğin ölü mü doğduğu yoksa
canlı doğduktan sonra mı öldüğü anlaşılır.
Bir kere bile nefes almış bir akciğer, suya
konulduğu zaman batmaz.
Ama nefes almamış bir akciğer suya
konulduğu zaman dibe batar.
AKCİĞERİN YAPISI VE SOLUNUM EPİTELİ:
Memeli akciğerleri alveol denilen birbirleriyle
bağlantılı milyonlarca keseciklerden meydana
gelmişlerdir.
Nefes borusu (Trake, Trachea) Bronşları
(Bronchus) oluşturmak üzere bölünür.
Bronşlar ard arda dallanarak terminal Bronşiyolleri
ve daha sonrada Solunum bronşiyollerini oluşturur.
Solunum bronşiyollerinin her biri Alveolar kanal ile
Alveolar Keseciklere bağlanır. Bu alveolar
keseciklerde terminal alveoller ile ilişkidedir.
Nefes alıp verme oranı ve solunum hacmi hayvanlarda önemli
oranda değişir.
İnsanlar dakikada 12 defa nefes alıp verirler.
Yalnız suda yaşayan fakat hava solunumu yapan Amphiuma
(Urodela, Amphibia) nefes alıp-vermek için saatte bir su
yüzeyine çıkar.
Bunlarda solunum hacmi total akciğer hacminin %50’sinden
fazladır.
Solunum Düzenlenmesi
Solunum aracılığı ile sağlanan metabolizma,
organizmanın çeşitli durumlarına göre değiştiği
için, solunumun da vücudun gereksinimlerine göre
sürekli olarak düzenlenmesi zorunludur.
Bu düzenleme fiziksel ve kimyasal uyaranlar
aracılığı ile yapılır.
Solunum hareketlerinin düzenlenmesinde
yardımcı etkenler
Kandaki hidrojen artışı ve kan pH’sının değişmesi,
akciğerlerdeki gerilmeler, acı ve ağrılar, vücut
sıcaklığı, değişik hormonlar (epinefrin,
progesteron) gibi nedenler solunum merkezlerinin
uyarılmasını sağlayarak solunum hareketlerinin
düzenlenmesinde etkili olurlar.
Solunumu düzenleyici merkezler beyinde ve
omurilik soğanında yer alırlar.
Bu merkezlerden çıkan impulslarla solunum ritmik
şekilde aralıksız devam ettirilir.
Akciğerin gerilme reseptörlerinden gelen sinyallerin
vagus siniri aracılığı ile merkeze iletilmelerinden
sonra, solunum kaslarına sinir veren bütün sinirler
aracılığıyla solunum gerçekleştirilir.
Soluk alma hareketi sırasında akciğerin belli
bir dereceye kadar gerilmesiyle alveol
duvarında bulunan vagus uzantıları uyarılır
ve solunum merkezine giden uyarılar orada
soluk alma hareketini durdurarak, soluk
verme hareketini meydana getirir.
Derin soluk verme hareketinde ise bunun
tersi gerçekleşir.
Akciğerlerin büzülmesi vagus sinir
uzantılarını uyarıp, bu hareketin
duraklamasına ve soluk alma hareketinin
meydana gelmesine neden olur.
Ayrıca beyinin diğer koordinasyon
merkezlerinden biri de hipotalamus’ dur.
Buradan gelen emirlerle
solunum ve dolaşımın
vücut ihtiyaçlarına uygun olarak
düzenlenmesini sağlamaktadır.
Akciğerlerin büyük kısmı bir lipoprotein olan
Dipalmitoil Lesitin ile kaplıdır.
Bu lipoprotein kompleksi bir sürfaktan olup, sıvıhava ara yüzeyine genişlediğinde artan ve
daraldığında azalan çok düşük bir yüzey gerilimi
verir.
Sürfaktanın buradaki görevi ;
büyük ve küçük alveoller arasındaki basınç
farklarını en alt düzeye indirerek çökme
olasılığını azaltmak
ve
çökmüş alveollerin şişmesini kolaylaştırmaktır.
Sürfaktanlar, amfibilerin, sürüngenlerin, kuşların
ve memelilerin akciğerlerinde ve hatta akciğer
solunumu yapan balıklarda da bulunur.
Sürfaktanlar, memeli akciğerlerinde doğumdan
önce ortaya çıkar ve canlılarda akciğerlerin
şişirilmesi için gereken kuvveti azaltır.
Alveollerin içini döşeyen özelleşmiş hücreler
tarafından hızlı bir şekilde salgılanır.
SOLUNUM YOLU İLE ISI VE SU KAYBI
Karasal ortamlarda organizmaların karşılaştığı en
ciddi sorunlardan birisi, doku yüzeyini nemli tutmak
için gerekli olan suyun sürekli kaybedilmesidir.
Bu bakımdan tüm canlılar su tasarrufu bakımından
zorunlu olarak bazı özelleşmeler yoluna gitmişlerdir.
Akciğer ventilasyonundaki artışlar, yalnız gaz
transferini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda
ısı ve su kaybını da arttırır.
Bu nedenle akciğerlerin evriminde bazı
adaptasyonlar ortaya çıkmıştır.
Solunum yüzeyi ile temas eden hava, su
buharı ile doyurulur ve kan ile termal bir
dengeye ulaşır.
Memelilerin akciğerine giren serin ve kuru
hava, nemlendirilir ve ısıtılır.
Akciğer ventilasyonuna bağlı olarak bu sıcak
ve nemli havanın dışarı atılması önemli
miktarda ısı ve su kaybına neden olur.
Akciğer solunumu yapan birçok hayvan
suyun az olduğu kuru ortamlarda yaşar.
Bu nedenle bu hayvanların su kaybını
azaltacak şekilde evrimleşmeleri şaşırtıcı
değildir.
Akciğerlerin ısı ve su kaybı birbirlerine
bağlıdır.
Hava,
akciğerlere doğru çekildiğinde burun
mukozasından gelen su buharı ile
nemlendirilir ve ısıtılır.
Omurgalılarda burun geçitlerinin yapısı
farklıdır.
Bu bir dereceye kadar hayvanların ısı ve su
kaybını düzenleme yeteneğine bağlıdır.
İnsanlar vücut sıcaklığının bir iki derece
altında soğutulmuş havayı dışarı atabilirler.
Vücut sıcaklığını çevre sıcaklığına göre
ayarlayan amfibi ve sürüngenler ise;
vücut sıcaklığının yaklaşık olarak 0,5-1 derece
altında nemli havayı dışarı atarlar.
Suyun devamlı olarak buharlaşmasına bağlı
olarak akciğer ve vücut yüzeyi sıcaklıkları biraz
düşüktür.
Bazı sürüngenler vücut sıcaklığını çevre
sıcaklığının üstünde tutabilir.
İguanalar havayı burundaki tuz bezlerinin
salgısındaki suyun buharlaştırılması ile
nemlendirilerek suyu tutar.
Kurak habitatlarda yaşayan hayvanlar için strateji
şöyledir.
Nefes alırken hava burun içerisine girer ve akciğere
hareket ederken kıvrımlı bir seri nemli dokunun
üzerinden akar.
Bu doku burun içerisindeki yüzey alanını artırmak
için katlanmalar yapmıştır.