Solunum sistemi
Canlı varlıkların yaşamalarını sağlayan işlerden biri olan solunumu sağlayan organların hepsine birden verilen addır. Yaşamak için gerekli olan oksijen, vücuda solunumla alınır. Bütün canlı varlıkların yaşamaları için «metabolizma» denilen madde alışverişi gerekir. Solunum bunlardan bir gaz (oksijen) alış verişi, yani «gaz metabolizması» dır. Solunumda dışarıdan oksijen alınır, karbondioksit atılır. Solunum sistemimizin başlıca organları: 1) Burun, 2) Nefes borusu, 3) Bronşlar ve 4) Akciğerler'dir.
Solunum sisteminin başlangıcını meydana getiren burun, aynı zamanda koku alma organıdır. Yüzün önünde, yukarıdan aşağıya doğru uzanan bir çıkıntı durumunda olan burnun alt tarafında iki burun deliği vardır. Bu iki delik birbirinden bir kıkırdakla (sapan kemiği) ayrılır. Delikler birer kanal biçiminde yükselip «burun boşluğu» na açılır. Deliklerin içi kıllarla kaplıdır. Bu kıllar, havadaki tozları, yabancı maddeleri burun boşluğunda biriktirip, akciğerlere gitmemesini sağlar. Burnun içi «sümük» denen kaygan bir sıvıyla örtülüdür. Bu örtünün altındaki çok ince kan damarları havanın akciğerlere gitmeden önce ısınmasını sağlar.
Gırtlak, nefes (soluk) borusunun üst bölümüdür. Boyun hizasında ön tarafta bulunur. Alttan soluk borusuna, üstten yutağa bağlıdır. Kutu biçiminde olan gırtlak, dokuz bölüm kıkırdaktan meydana gelir. Bunların en önemlisi kanat biçimindeki tiroid kıkırdaklarıdır ki «ses kutusu» adım alır. Ses telleri buradadır. Bu iki beyaz şerit, akciğerlerden gelen havayla titreşerek değişik sesler çıkarmamızı sağlar. Gırtlağın üstünde gırtlak kapakçığı (küçük dil) vardır. Yutkunurken bu küçük dil kendiliğinden gırtlağı kapatarak yemek /e sıvıların nefes (soluk) borusuna kaçınasım önler.
Piramit biçiminde olan akciğerler, göğüs boşluğunda bulunur. Tabanları diyafram kasma oturur. Plevra denen göğüs zarı, akciğerleri sarar. Yapıları esnek ve süngerimsidir. Biri sağda, öteki solda olmak üzere iki akciğer vardır. Soldaki derin bir yarıkla iki parçaya, daha gelişmiş olan sağdaki ise gene derin iki yarıkla üç parçaya ayrılır. Bu bölümlere «lop» denir, Akciğerleri meydana getilen lopçuklar, hacmi 1 sm.3 olan hava odacıklarıdır. Sağ akciğerde 800, sol akciğerde ise 700 lopçuk vardır. Her lopçuk içine giren çok ince bronşçuklar, orada, yeniden, saç kılı kadar ince bir düzine kanala ayrılır. Bunlar çapı 0,3 mm.'yi geçmeyen petekli keseciklerde son bulurlar.
Kesecikler İçindeki kıvrımlara «petek» adı verilir. Bu petekler çok ince kılcal kan damarlarıyla çevrelenir. İşte oksijen - karbondioksit alışverişi burada olur. Bir dakika içinde 5 litreye yakın kan bu peteklere kılcal kan damarları yoluyla gelir ve orada oksijeni alarak, taşıdığı karbondioksiti bırakır. Peteklerin sayısı aşağı, yukarı birkaç milyondur. Havayla temas edebilen 200 m.2 bir yüzey meydana getirirler. Kılcal damarların bu petekler etrafındaki toplam yüzeyi de 150 m.2 kadardır.
Suda yaşayan çok hücreli fakat yapısı basit olan bazı basit yapılı hayvanlarda, (deniz anasında) özel bir solunum sistemi yoktur. Zira bu hayvanlarda vücudun iç hücreleri dahi oksijen taşıyan ortamdan, yani sudan uzak değillerdir. Bazı hayvanlarda oksijen deri yoluyla kılcal damarlara geçer. Kurbağalarda olduğu gibi, diğer çok hücrelilerde vücut kitlesi arttıkça, vücudun iç tarafında bulunan hücrelerin solunumu bir problem meydana getirmiştir. Böylece oksijeni vücudun her hücresine götürecek ve karbondioksiti buradan uzaklaştıracak özel solunum sistemleri vardır.
Biyolojik yapısı üstün olan canlılarda, yani insanlar ve memeli hayvanlarda solunum, dış solunum ve iç solunum olmak üzere ikiye ayrılır. Dış solunum deyince, dış ortam ile akciğer kılcal damarlarının kanı arasındaki gaz alış-verişi ve iç solunum deyince, vücuttaki diğer kılcal damarların kanı ile dokular arasındaki gaz alış-verişi ve aynı zamanda hücre içindeki oksidasyon olayları anlaşılır. Gerek iç, gerekse dış solunumda oksijen alınır, karbondioksit verilir. Solunum sistemi, dış solunumu yürüten sistemdir, yani bedenin dış ortamla gaz alış-verişini sağlamak ve düzenlemekle yükümlüdür. Görevini dolaşım sistemi ve kanla birlikte meydana getirir.
Solunum sistemi; havayı dış atmosferden gaz alışverişinin yapıldığı yüzeye ileten solunum yolları, göğüs boşluğu içindeki bu yolların bir kısmıyla beraber, gaz alış-verişiyle ilgili birçok hava keselerinden yapılmış akciğerler ve bu organların işlemesini ve düzenlenmesini sağlayan plevra, solunum kasları ve sinirlerden ibarettir. Solunum yolları; burun boşluğu, yutak (farinks), gırtlak (larinks), ana nefes borusu (trakea), bronşlar ve bronşcuklardır.
Solunum sistemi, burun boşluğu ile başlar, burun boşluğu çok damarlı mukoz zarla örtülüdür ve duvarında konka adı verilen bir takım çıkıntılar vardır. Burun boşluğunda konkaya çarparak geçen havanın ısısı, vücut ısısına getirilir ve kuru ise nemlendirilir. Hava soluk alma esnasında burun boşluğundan geçerken, içinde bulunan yabancı cisimlerden de temizlenir. Bu temizleme işlemi şu mekanizma ile olur. Hava konkalara çarpınca yön değiştirir, bu sefer harekete devam eden hava burun boşluğunun duvarına çarpar ve mukoz sıvı içinde tutulurlar. Solunum havasının yabancı cisimlerden temizlenmesi işinde mekanizma o kadar etkilidir ki, beş mikrondan daha iri cisimler akciğerlere doğru geçirilmezler. Şayet burun boşluğunu geçebilen cisimler olursa, bunlar daha sonraki solunum yollarında tutulurlar. Burundan sonra gırtlak gelir.
Nefes borusu (trakea), açıklığı arkaya bakan at nalı biçiminde yaklaşık 16-20 kıkırdak halkasından yapılmıştır. Kıkırdak halkalarının uçları birbirlerine kasla bağlıdırlar, kıkırdaklar arası destek dokusu ile doludur. Böylece nefes borusunun ön ve yan duvarları katı yapılı, arka duvarı yumuşak gevşek yapılıdır, bu şekilde boşluğu devamlı açık tutulan bir tüptür. Yaklaşık 25 cm uzunluğundadır. Kesit yüzeyi 2,5 cm2 olup, yanlama çapı ön-arka çapından 1/4 oranında daha geniştir. Solunum hareketleri sırasında, hem çapı hem uzunluğu değişir.
Nefes borusunun boşluğu tüylü epitel ile örtülmüştür. Burada bulunan bezlerin salgıları ve tüyler, burun boşluğunu geçebilen tozları ve diğer yabancı cisimleri tutarak akciğerlere girmesini önler. Epitel tüyleri yönleri ağıza doğru olmak üzere, hep beraber koordineli bir şekilde ve dalgalar halinde hareket ederek, üstlerini kaplayan hava yollarının salgılarını ve içinde tutulmuş olan yabancı cisimleri ağıza doğru iterler ve balgam şeklinde dışarı atılmasını sağlarlar.
Nefes borusu alt ucunda 70 derecelik bir açı ile sağ ve sol ana bronşlara ayrılır. Sağ ana bronş nefes borusunun hemen devamı halindedir, nefes borusundan 25 derecelik bir açı yapar. Sol ana bronş ise 45 derecelik bir açı yapar. Sağ ana bronş 1,5-2 cm uzunlukta, 12-16 mm genişlikte, sol ana bronş 5 cm uzunlukta, 10-14 mm genişliktedir. İki ana bronşun toplam çapı nefes borusundan büyüktür. Solunum yolları ana bronşların akciğerlere girip burada birçok dallanmalarla gaz alış-verişinin yapıldığı alveollere kadar uzanır. Akciğerler kan-hava arası gaz alış-verişlerinin yapıldığı organlardır.
Akciğerlerde gaz alış-verişinin meydana geldiği kısım alveol denilen hava torbacıklarıdır. Dolayısiyle duvarlarını alveollerin meydana getirdiği, alveol keseleriyle birlikte duvarlarında alveollerin bulunduğu alveol kanalları ve solunumla ilgili bronşcuklar, gaz alış-verişiyle görevlidirler. Bu yapılardan önceki terminal bronşcuklara kadar olan hava yolları ise alveolleri olmadığından, sadece hava iletimiyle ilgilidirler, bunlara iletken hava yolları denir. Terminal bronşcuktan sonra gaz alış-verişinin yapıldığı akciğer bölümüne solunumla ilgili birimler denir. Her akciğer labülü 3-5 solunumla ilgili birimden yapılmıştır. Solunum sırasında alınan havanın hepsi bu birimlere ulaşmaz, bir kısmı gaz alış-verişi yapılmayan, yani iletken hava yollarında kalır ki buna ölü boşluk havası denir.
Alveollerin etrafı kılcal damarlar tarafından kafes gibi sarılmıştır. Kılcal damarlardaki kanla alveol içi hava boşluğu 0,5 mikron kalınlığında bir zarla ayrılmıştır. Zarın bir yüzünde alveolün yassı epitel hücreleri, diğer yüzünde damara ait endotel hücreleri bulunur. Bu zar, havayla kan arasında gaz alış-verişinin yapıldığı yerdir. Burada havadan kana oksijen; kandan havaya da metabolizmanın artık ürünü karbondioksit geçer. Bu geçiş bir taraftan diğer tarafa diffüzyon yoluyla olur. Geçişi yürüten kuvvet ise iki taraf arasındaki, gaz çeşiti yönünden, yoğunluk farkıdır. Bu şekilde dokulardan gelen kirli kan, akciğerlerde temizlenerek tekrar dokulara gider.
Alveol duvarlarında veya alveoller arasında 10-15 mikron çapında kohr pencereleri adı verilen delikler vardır. Bunlar alveoller arasında bağlantı sağlarlar. Böylece bronşların veya bronşçukların tıkanması halinde, komşu segmentlerden veya lobüllerden havalanmak suretiyle hava yolu tıkanan akciğer kısmının fonksiyonunun devamı sağlanır. Ancak bu pencereler iltihabi olaylarda kapanabilir. Akciğerlere havanın girip çıkması, göğüs kafesiyle akciğerlerin birlikte gelişen hareketleriyle gerçekleşir. Bu hareketleri yürütücü kuvvet; göğüs kafesi kasları ve diyafrağmadır. Kubbe şeklinde olan diyafrağma, solunumun esas kasıdır, solunum havasının % 60’ı diyafrağma hareketleriyle temin edilir. Soluk alma esnasında diyafrağmanın ve kaburgaların öne ve yukarı doğru hareketini sağlayan göğüs kafesi kaslarının kasılmasıyla göğüs boşluğu genişletilir.
Bu genişlemeyi plevra aracılığıyla, göğüs kafesine yapışık olan akciğerler pasif olarak takip eder. Bu durumda akciğer içindeki basınç, atmosfere göre düşerek hacim artışı kadar hava solunum yollarından akciğerlere akar. Soluk verme (ekspirasyon) hareketinde göğüs boşluğu küçülür, akciğerlerin hacmi azaldığından, içindeki basınç dış ortamdakinin üstüne çıkarak hava dışarı atılır. Normal şartlarda, soluk verme pasif bir harekettir, yani bir kasın yardımı olmadan meydana gelir. Bu pasif olarak eski halini alma, soluk alma sırasında kasılan kaslarda ve çekilmeyle gerdirilen göğüs kafesi ve akciğerlerdeki elastik yapılarda depo edilen potansiyel enerjiyle meydana gelir.
Ancak zorlu solunum esnasında, soluk verme de aktifleşir ve bu aktiflik göğüs kafesini daraltan kasların kasılmasıyla sağlanır. Normal bir soluk vermeden sonra, soluk almaya geçilmediği sırada akciğerlerdeki hava ile atmosfer havasının basınçları birbirine denktir ki, bu sırada akciğerler ve göğüs kafesi istirahattedir. Yapılabildiği kadar en kuvvetli soluk vermeden sonra bile, akciğer içindeki hava tamamen çıkarılamaz. Bu çıkmayan hava alveolleri devamlı açık tutmaya hizmet ederek, elastik büzüşmeyle alveollerin kapanma eğilimini ortadan kaldırır. Aksi takdirde kapanan alveoller, bir sonraki soluk almada açılmaya karşı direnç göstererek solunumu zorlaştırırlardı. Bu havaya "rezidüel hacim" denir ve 1200 ml kadardır.
Bir karın bir de göğüs tipi solunum ayırt edilir. Karın tipi solunumda, solunumla beraber karın hareketleri takip edilir. Soluk alırken karın dışarı doğru çıkar, soluk verirken de içeri çekilir. Göğüs tipi solunumda kaburgaların hareketi daha barizdir. İstirahat halinde insanın ve hemen bütün hayvanların solunumu, karın tipi solunumdur. Herhangi bir şekilde karın hareketleri önlenirse (gebelik, elbiseler, korseler) veya karında ağrı ve sancı olursa göğüs tipi solunum meydana gelir. İnsanda istirahat halinde normal solunum ritmi dakikada 12’dir. Bu ritimde ortalama 2 saniyelik soluk alma dönemini, 3 saniyelik soluk verme takip etmektedir. İstirahat halinde, bir defalık solunum hacmi 500 ml kadardır. Bir dakikada akciğerlere giren ve çıkan hava hacmiyse 1000 ml’dir. Bu değerler istirahat dışındaki egzersiz, heyecan, yorgunluk, hastalık gibi durumlarda değişirler.
Bu değişiklik solunumun çeşitli faktörlerle düzenlenmesiyle meydana gelir. Soluk alma ve verme işleminin ritmi, beyinde bulunan solunum merkezince düzenlenir. Solunan hava değişikliklerinin derecesi de kasların kasılma durumuyla tespit edilir ki, bunu da solunum merkezinden gönderilen uyaranların şiddeti düzenler. Solunum merkezinin düzenlemesiyse, çevreden sinir ve kandan kimyevi faktörlerden alınan (kandaki oksijenin ve karbondioksitin kısmi basınçları ve hidrojen iyon miktarı) haberlere göre olur. Solunumun sinir yoluyla kontrolü otomatik olup, kişi şuuruyla ancak bir dereceye kadar solunumunu kontrol edebilir. İradeyle soluk tutulması bir süre kabildir ve sonunda otomatik kontrol faaliyete geçer. Bunun sebebi kanda karbondioksit miktarının artması ve beyindeki solunum merkezinin bu artışa çok hassas olmasıdır.
Hücre solunumu
Besin maddelerinin hücrelerimizde oksijenli ya da oksijensiz bir şekilde parçalanarak enerji açığa çıkarılma olayına denmektedir. Oksijensiz solunum, vücudumuzda bulunan glikozun oksijensiz ortamda parçalanarak enerji elde edilmesi durumudur. Oksijensiz solunumun, anaerobik solunum ya da fermantasyon olarak da bilinmektedir. Oksijenli solunumda ise enerji veren besin maddeleri oksijenli bir ortamda sıralı kimyasal reaksiyonlarla karbondioksit ve suya kadar parçalanmaktadır. Bu besin maddelerinin bağlarındaki enerji ATP nin yapısına aktarılmaktadır.
Dış solunum
Solunum organlarıyla yapılan gaz alışverişi durumudur. Tam anlamıyla soluma dediğimiz olaydır. Dış solunum iki aşamada gerçekleşmektedir. İlk aşama soluk alma yöntemiyle havanın akciğere çekilmesi durumudur. Diğer aşama ise soluk verme yöntemiyle akciğerdeki havanın dışarı atılması durumudur. İnsanlar ağız ve burnundan nefes alabilmektedir. Ancak burundan nefes almak daha yararlıdır. Çünkü, burun içindeki mukozanın alt kısmındaki damarlar alınan havanın ısınmasını sağlar. Ayrıca burun içindeki sümüksü yapı havadaki mikropların içeri girmesini engeller. Bu şekilde burundan nefes alıp ağzımızdan verildiği taktirde daha sağlıklı bir şekilde yaşanmaktadır.
İç solunum
Hücrenin kan ya da diğer vücut sıvıları aracılığıyla yaptığı gaz alışverişi durumudur. Hücreler içinde oksijen ve karbondioksit alışverişi olmaktadır. Bu biyoloji yanma olarak nitelendirilen olaya iç solunum denmektedir. Organizmalarda gerçekleşen asıl solunum iç solunumdur. Hücrelerin yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmesi için iç solunum yapmaları şarttır. İç solunum olayında; hücreye enerji yüklü bileşikleri gelmektedir. Karbondioksit ve yağ benzeri maddeler yanarak enerji vücutta serbest bir hale girmektedir.
Solunum Sistemi
Oksijenin hücrelere ulaşmasını, karbondioksit’in ise dışına atılmasını sağlayan sistemdir. Solunum sisteminde burun ya da ağız yoluyla alınan oksijen sırasıyla ağzı, gırtlak ve soluk borusundan geçmektedir. Buralardan geçen hava içindeki oksijen akciğerlere ulaşmaktadır. Daha sonrasında hava akciğerlerde bulunun bronşlardan geçerek alveollere gelmektedir. Alveoller bu oksijenin kana geçmesini sağlamaktadır. Kan ise taşıyıcı özelliğini kullanarak oksijeni hücrelerimize ulaştırmaktadır. Hücrelerimiz ise oksijen yardımıyla besinlerden enerji elde eder. Ortaya çıkan karbondioksit ise havada bulunan oksijenin geliş hattını takip ederek vücudumuzu ağı ve burundan çıkmaktadır. Görüldüğü gibi solunum sistemimiz ağız,burun,gırtlak,soluk borusu, akciğer ve bronşlardan oluşmaktadır.
Tek hücreli canlılarda solunum
Tek hücreli canlılar prokaryot ve ökaryot canlı olmak üzere ikiye ayrılmıştır. Amip gibi tek hücreli canlılar tarafından gerçekleştirilmektedir.Bu solunum, hücre yüzeyi ile yapılmaktadır. Hücre yüzeyleri difüzyon olayı ile tek hücreli canlının bulunduğu ortamdan oksijen almaktadır. Yine aynı olay ile ortama karbondioksit vermektedir.
Bilindiği gibi su içinde oksijen bulunmaktadır. Bunun nedeni atmosferde ya da su içinde fotosentez yapan canlılardır.Sudaki oksijen miktarı havadaki oksijen miktarına göre daha azdır. Suda bulunan oksijenin canlı tarafından hücreye alınabilmesi için, hücre yüzeyindeki oksijeni azalmış su sürekli değiştirilmelidir. Bu olayın gerçekleşmesi için tek hücreli canlılarda bulunan sil, kamçı ve yalancı ayaklar bulunmaktadır.
Bitkilerde meydana gelen solunum
Bitkilerde difüzyon ile gaz alışverişini gerçekleştirecek sistem bulunmaktadır. Bunun haricinde özel bir solunum sistemleri bulunmamaktadır. Bitkiler stoma ve lentisel adı verilen yapılara sahiptir. Bitkiler bilindiği gibi fotosentez yapmaktadır. Fotosentez olayında stomanın çok önemli işlevi bulunmaktadır. Stoma solunum için dışarıdan oksijen alıp dışarıya karbondioksit vermektedir.
Fotosentez için ise gerekli olan karbondioksit miktarını sağlamaktadır. Bitkilerde bulunan yaşlı dokularda solunum olayında stoma kullanılmamaktadır. Gaz alışverişi lentisel yani kovucuk denilen delikler aracılığıyla yapılmaktadır. Kovucuklar sürekli açık bir şekildedir. Ayrıca bitkilerin köklerinde bulunan emici tüy hücreleri oksijen ve karbondioksit alışverişini sağlamaktadır. Bazı bataklık bitkileri ise kendilerine özgü hava köklerine sahiptir.