Solunum Gazlarının Taşınması Hakkında Kısa Bilgi
Richard Lower (Riçırd Lovır), 1660 yılında yaptığı bir çalışmada hava ile temas eden kanın renginin değiştiğini gözlemiştir. Bu değişimin havadan kaynaklandığı hipotezini ortaya koymuştur. Hipotezini araştırmak amacıyla toplardamardan aldığı kanı bir kaba koymuştur. Kanın hava ile temas eden kısmının daha açık kırmızı olduğunu görmüş, bu farklılığın havadaki oksijen ile kan hücrelerinin temasından kaynaklandığını tahmin etmiştir. Tahmininin doğru olup olmadığını tespit etmek için kanın yüzeyinde oluşan açık renkli tabakayı dikkatle kaldırmıştır. Daha sonra altta bulunan koyu renkli kanın havayla temas etmesi sonucu üzerinde yeniden açık kırmızı renkli bir tabaka oluştuğunu gözlemiştir. Böylece hipotezini doğrulamıştır. Günümüzde kandaki bu renk değişiminin havadaki oksijen olduğu bilinmektedir.
Kan, birçok hayvanda oksijen ve karbon dioksit taşıma görevini yapar. Kanda solunum gazlarını taşıyan, protein ve metal iyonlarından oluşan solunum pigmentleri bulunur. Solunum pigmentlerine sahip olan canlılarda kan, renklidir. Bu pigmentler küçük derişim değişimi olduğunda oksijen ve karbon dioksit ile kolayca birleşip ayrılabildiğinden kanın solunum gazlarını tutma ve taşıma kapasitesini arttırır. Hayvanlarda hemoglobin, hemosiyanin, klorokrüorin, hemoeritin gibi farklı pigmentler bulunur. Trake solunumu yapan hayvanlarda ise solunum pigmenti bulunmaz. Bu nedenle kanları renksizdir. Solunum gazları trakelerle taşınır. Tablo 1.2.1’de farklı canlılara ait solunum pigmentleri ve bu pigmentlerin oksijen taşıma miktarları yaklaşık olarak verilmiştir:
Solunum pigmentleri bazı canlıların kan hücreleri içinde, bazı canlıların ise kan plazmasında bulunur. Örneğin hemoglobin omurgasızlarda plazmada; omurgalılarda ise alyuvarlarda bulunur. İnsandaki bir alyuvarda yaklaşık 280 milyon hemoglobin molekülü vardır. Bu durum kanın oksijen taşıma kapasitesini arttırır. Oksijen hemoglobinle taşınmamış olsaydı vücumuzdaki kan miktarının 75 kat daha fazla olması veya 75 kat daha hızlı akması gerekirdi.
İnsan vücuduna dış ortamdan alınan oksijenin % 98’i alyuvarlarda-ki hemoglobinle, % 2’si ise kan plazması ile çözünmüş hâlde taşınır. Hemoglobin, akciğer kılcallarında oksijene bağlanır, doku kılcallarında ise oksijenden ayrılır. Akciğer kılcallarında O2 derişimi alveollerdekine göre daha az olduğu için O2 akciğer kılcallarına difüze olur. Daha sonra kan içindeki alyuvarlara geçerek hemoglobinle birleşir ve oksihemoglo-bin oluşturur. Oksihemoglobinli kanın rengi açıktır.
Oksihemoglobin taşıyan kan önce kalbe gelir. Kalpten vücuda pompalanır ve dokulara ulaşır. Doku kılcallarında oksijen derişimi doku sıvısındakine göre az olduğu için oksijen hemoglobinden ayrılarak plazmaya geçer.
Plazmadaki oksijen difüzyonla önce doku sıvısına, doku sıvısından da hücrelere geçer (Şekil 1.2.12.).
Hücre solunumu sonucu meydana gelen karbon dioksit derişimi doku sıvısında hücre içine göre daha azdır. Bu nedenle karbon dioksit hücrelerden doku sıvısına, doku sıvısından da kılcal damarlara geçer. Karbon dioksidin çok az bir kısmı (% 5 -7) kan plazmasında çözünmüş hâlde taşınır. Çoğunluğu ise alyuvarlara girer. Alyuvarlarda bir kısmı hemoglobinle birleşerek karbomino hemoglobin (HbC^) oluşturur ve bu şekilde taşınır (% 15 – 20). Karbon dioksidin büyük bir kısmı (% 73 – 80) ise alyuvarlar içinde su ile birleşerek karbonik asidi oluşturur. Bu tepkime karbonik anhidraz enzimi yardımıyla gerçekleşir.
CO2 + H2O KARBONİK ANHİDRA^ H2CO3 (Karbonik asit)
Karbonik asit daha sonra hidrojen (H+) ve bikarbonat (HCO3- ) iyonlarına ayrılır.
H2CO3 ► H+ + HCO3-
Hidrojen iyonları hemoglobin molekülüne bağlanır. Bikarbonat iyonları ise alyuvarlardan difüzyonla plazmaya geçerek taşınır. (Şekil
1.2.12).
Karbon dioksitçe zengin kan önce kalbe, kalpten de akciğerlere ulaşır. Akciğer kılcallarında kan plazmasındaki bikarbonat iyonları yeniden alyuvarlara girerek burada hemoglobinden ayrılan hidrojen iyonlarıyla birleşir ve tekrar karbonik asidi oluşturur.
HCO3- + H+ ► H2CO3
Karbonik asit ise yine karbonik anhidraz enziminin etkisiyle su ve karbon diokside ayrışır.
Soluk alırken alveol boşluğunda karbon dioksit derişimi kandakine göre düşüktür. Bu farklılık nedeniyle karbon dioksit önce alyuvarlardan kan plazmasına, sonra difüzyonla akciğer alveollerine geçer. Alveoller-deki karbon dioksit soluk vermeyle dışarı atılır. Karbon dioksidin alveol boşluğuna geçmesiyle kan pH’sı yükselir yani asitlik azalır. Bu durum hemeoglobinin oksijene ilgisini arttırır. Böylece alveollerden kana geçen oksijen, hemoglobine kolayca bağlanır. Doku kılcallarındaki kanda ise bunun tersine CO2’in ve H2CO2 artar. Dolayısıyla pH’ı azalır. Bu durumda hemoglobinin oksijene ilgisi azalır ve oksijeni bırakır.