Solunum Sistemi
Yeryüzündeki canlıların büyük bir çoğunluğu hayatta kalabilmek için oksijene gereksinim duyar. İnsan da yemek yemeden haftalarca, su içmeden 2-3 gün yaşayabilirken oksijensizliğe yalnızca birkaç dakika dayanabilir. İnsanda oksijen ihtiyacını karşılayabilmek için solunum sistemi gelişmiştir. Solunum sistemi burun, ağız, yutak, gırtlak, soluk borusu ve akciğerlerden oluşur. Solunum sisteminin başlıca görevleri;
- Dışarıdan alınan havayı akciğerlere taşımak,
- Hava ile kan arasındaki gaz alışverişini sağlamak,
- Solunum yüzeyini çevresel faktörlerden, sıcaklık değişimlerinden ve hastalık yapıcı mikroplardan korumak,
- Burun yoluyla kokunun alınmasını sağlamaktır.
Solunum Sistemi Organları
Burun
Ağız ile birlikte solunum sisteminin dışa açılan kısmıdır. Burundan nefes alındığında alınan havadaki toz benzeri yabancı maddeler burun kılları ve mukus salgıları tarafından tutulur, hava ısıtılır.
Yutak
12-14 cm uzunluğunda, tüp biçiminde kas ve mukoza yapılı organdır. Yutağın en üst bölümü burun boşluğuna, alt ucu ise yemek borusuna bağlıdır. Yutak solunum sistemi ile sindirim sistemini birbirinden ayırır.
Gırtlak
Alınan havanın solunum sistemi yoluna girdiği yerdir. Sesin çıkmasını sağlayan ses telleri burada bulunur. Ayrıca burada sindirim sistemi konusunda da anlatıldığı benzeri epiglottis adı verilen, besinlerin soluk borusuna kaçmasını engelleyen kapak bulunur.
Soluk borusu
3-4 cm genişliğinde ve 11 cm uzunluğunda olup aşağı yukarı 20 adet at nalı şeklinde kıkırdak halkadan oluşur. İç kısmında mikroskopta görülebilen siller bulunur. Soluk borusunun yapısındaki goblet hücreleri, mukus salgılayarak solunan havanın temizlenmesini ve nemli kalmasını sağlar. Akciğerlere yakın bölgede sağ ve solda bronş adı verilen iki kola ayrılır. Bronşlar ise akciğerlere girdikten sonra ağaç benzeri dallanarak bronşiol (bronşçuk) adı verilen daha küçük yapıları oluştururlar.
Akciğerler
İnsanda iki tane olan akciğerler, süngerimsi yapıdadır. Akciğerler, pleura adı verilen çift katlı bir zar ile çevrilidir. İki zar arasında ki pleura sıvısı, nefes almayı kolaylaştırırken ayrıca kaburga kemiklerinin akciğere zarar vermesini de engeller. Sağ akciğer, sol akciğere oranla biraz daha büyüktür. Sağ akciğer üç loptan, sol akciğer iki loptan oluşur. Her bir akciğerde akciğerin fonksiyonel birimi olan aşağı yukarı 300 milyon adet
alveol bulunur.
Alveoller
Akciğerin içinde bronşiollerin uç kısımlarında üzüm salkımına benzeyen, gaz değişiminin gerçekleştiği, yüzeyin artırıldığı tek katlı epitelden oluşan keselerdir. Her bir akciğerdeki alveollerin toplam yüzey alanı aşağı yukarı 70 m2dir. Alveollerde akciğer kılcal damarları ile hava arasında gaz alışverişi gerçekleşir. Ayrıca alveollerde bulunan epitel hücrelerinden salgılanan, fosfolipit ve proteinlerden oluşan surfaktan adlı madde alveollerin açık kalmasını sağlar.
Soluk Alıp Verme Mekanizması
Akciğerlerin hava ile dolup boşalması olayına soluk alıp verme adı verilir. Soluk alıp verme sırasında göğüs boşluğunun genişlemesi ve daralması sayesinde hava akciğerlere dolar ve boşalır.
Soluk alma sırasında karın ve göğüs boşluğunu birbirinden ayıran diyafram kası ve kaburgalar arası kaslar kasılır. Diyafram kası düzleşir ve kaburgalar yukarı doğru yükselir. Göğüs boşluğu genişler, artan hacimle birlikte hava basıncı düşer. Dışarıdaki basınç daha yüksek olduğundan dışarıdan akciğerlere hava dolar.
Soluk verme sırasında ise diyafram kası ve kaburgalar arası kaslar gevşer. Diyafram kası yukarı doğru çıkar ve kubbeleşir, kaburgalar aşağı doğru iner. Göğüs boşluğunun hacmi azalır, iç basınç artar ve hava dışarıya atılır. Soluk vermede göğüs boşluğu hacminin azalmasının yanı sıra, akciğerlerin geri yaylanma basıncının da etkisi vardır. Bu basınç, akciğerlerin yapısındaki elastik lifler ve pleura sıvısının neden olduğu yüzey gerilimi sayesinde oluşur. Böylece soluk alma sırasında enerji harcanırken soluk vermede enerjiye gereksinim duyulmaz.
Solunum Hızı
Yetişkin bir insan bir dakikada aşağı yukarı 12-18 kez soluk alıp verir. Enerji ihtiyacının fazla olduğu egzersiz benzeri durumlarda bu sayı artar. Çocuklarda soluk alıp verme yetişkinlere oranla daha hızlıdır.
Sinir sistemi bölümünde öğrendiğimiz benzeri soluk alıp verme hızını omurilik soğanı denetler. Egzersiz vb. benzeri durumlarda kaslardan kana geçen CO2 (karbondioksit) artacağından kanın pH’ı düşer. Bu durum omurilik soğanını uyarır ve soluk alıp vermenin hızlanmasına neden olur.
Solunum Gazlarının Taşınması
Solunum sistemi ve dolaşım sistemi birlikte çalışarak solunum görevini gerçekleştirirler. Solunum iki şekilde olur:
- İç solunum: Vücuttaki doku hücreleri ve kan arasında gerçekleşen gaz alışverişine iç solunum adı verilir. İç solunumda kandan hücrelere oksijen, hücrelerden kana ise karbondioksit ve su taşınır. Hücrelerde tüm yaşamsal olayların sürmesi için gerekli enerjiyi sağlayan iç solunumdur.
- Dış solunum: Akciğerler yoluyla havadan alınan oksijenin kana verilmesi ve kandaki karbondioksitin yine akciğerler aracılığıyla dışarı atılması şeklinde gerçekleşen solunuma dış solunum adı verilir.
Oksijenin Taşınması
Hücrelerimizin gereksinim duyduğu oksijen (O2), solunum ile akciğerlere alındıktan sonra buradan difüzyonla alveolleri saran kılcal damarlara geçer ve hücrelere taşınmaya başlar. Oksijen, suda çok az çözünen bir gaz olduğundan vücuda alınan oksijenin yalnızca %1,5’i kan plazmasında çözünmüş hâlde taşınır. Geri kalan oksijen, alyuvarlarda ki hemoglobin (Hb) adlı solunum pigmenti ile taşınır. Hemoglobin, oksijeni tutarak oksihemoglobine dönüşür. Oksihemoglobin taşıyan kan kalbe gelir ve buradan da bütün vücuda pompalanarak dokulara ulaşır.
Bir alyuvarda aşağı yukarı 250-300 milyon kadar hemoglobin bulunur ve her bir hemoglobin 4 molekül O2 bağlar. Buna göre her bir alyuvar 1 milyar kadar O2 molekülü bağlayabilir. Oksijen taşıyan alyuvar, doku kılcal damarlarına geldiğinde oksijenin kısmi basıncının düşmesinden dolayı oksijeni bırakır ve plazmaya geçen oksijen, önce difüzyonla doku sıvısına, oradan da hücrelere ulaşır.
Hemoglobinin oksijeni bırakmasındaki önemli faktörlerden biri de doku kılcal damarlarındaki düşük pH’tır (yüksek asitlik). Kanda karbondioksitin kısmi basıncının artması neticesinde pH düşer ve bu da hemoglobinin oksijeni serbest bırakmasını sağlar. Buna bohr etkisi adı verilir. Dokular bu sayede oksijen sağlar.
Karbondioksitin Taşınması
Hücre solunumunun ürünü olan karbondioksit, doku sıvısında hücre içine göre daha azdır. Bu nedenle karbondioksit önce hücrelerden doku sıvısına, doku sıvısından da kılcal damarlara geçer. Kanda karbondioksit (CO2) taşınması üç şekilde gerçekleşir.
- Çözünmüş hâlde: Taşınan karbondioksitin aşağı yukarı %7’si kan plazmasında çözünmüş hâlde taşınır.
- Karbominohemoglobin şeklinde: Karbondioksitin aşağı yukarı %23’ü hemoglobinin globini ile birleşerek karbominohemoglobin şekline dönüşür. Bu birleşme ortamdaki CO2 konsantrasyonuna bağlıdır. CO2’nin fazla olduğu doku kılcal damarlarında bağlanma gerçekleşirken akciğer kılcal damarlarında tam tersi gerçekleşir. Karbondioksit hemoglobinden ayrılarak önce kan plazmasına, daha sonra akciğere geçerek soluk verme ile dışarı atılır.
- Bikarbonat şeklinde: Karbondioksitin %70’i bikarbonat şeklinde taşınır. Alyuvarlarda ki karbonikanhidraz enzimi sayesinde CO2 , su ile reaksiyona girerek karbonikasit (H2CO3) oluşur. Karbonik asit daha sonra hidrojen iyonu (H+) ve bikarbonat (HCO3 –) iyonlarına ayrılır. Açığa çıkan H+ların bir kısmı hemoglobinlerle birleşerek bohr etkisi oluşturur. Bikarbonatlar ise plazmaya geçerek burada taşınır.
Karbondioksitçe zengin kan önce kalbe gelir, kalpten de akciğerlere ulaşır. Akciğer kılcal damarlarında kan plazmasındaki bikarbonat iyonları, alyuvarlara girerek hemoglobinden ayrılan hidrojen iyonlarıyla birleşir ve tekrar karbonik asidi oluşturur. Karbonik asit ise karbonik anhidraz enziminin etkisiyle yeniden su ve karbondiokside ayrışır.
Soluk alırken alveol boşluğunda karbondioksit derişimi kandakine göre daha düşüktür. Bu nedenle karbondioksit, derişiminin yüksek olduğu akciğer kılcallarındaki alyuvarlardan, önce kan plazmasına sonra difüzyonla akciğer alveollerine geçer.
Alveollerdeki karbondioksit soluk vermeyle alveol boşluğuna, oradan da vücut dışına atılır. Karbondioksidin uzaklaşmasıyla kan pH’ı yükselir, yani asitlik azalır. Böylece hemoglobinin oksijene ilgisi artar ve tekrar soluk aldığımızda alveollerden kana geçen oksijen, hemoglobine kolayca bağlanır. Solunumun döngüsü bu şekilde devam eder.