

Solunum, genel anlamda canlı organizmada gaz değişimini ifade etmek için kullanılır.
1. Dış Solunum
Solunum organlarıyla dış ortamdan hava alınması ve verilmesi, yani soluk alıp vermeye denir.
2. İç Solunum
Solunum organlarına dolan havadaki oksijenin yakalanıp hücrelere kadar taşınması, hücrelerde oluşan karbondioksitin aynı yolla solunum organlarına getirilmesidir.
3. Hücresel Solunum
Hücrelere kadar gelen besinlerin orada oksijenle veya oksijensiz olarak yakılması ve ATP üretilmesi olayıdır.
A. CANLILARDA GAZ ALIŞ VERİŞİ
Tek hücrelilerde solunum gazlarının hücreye giriş çıkışı, hücre yüzeyinden geçiş (difüzyon) ile sağlanır.
Çok hücreli organizmalardan süngerler ve sölenterelerde de, özelleşmiş bir solunum sistemi yoktur. Bunlarda tek hücrelilerde olduğu gibi sudaki erimiş oksijeni vücut yüzeyleri ile alır, CO2 yi de aynı yolla suya terkederler.
B. SOLUNUM ORGANLARI
1. Deri Solunumu
Vücut dış yüzeyini örten deri gaz değişimini sağlar. Alınan oksijen iç dokulara difüzyonla ya da kanla taşınır. Bu solunumu yapan, yassı ve yuvarlak solucanlarda dolaşım sistemi ve kan yoktur. Toprak solucanlarının tek katlı epitel dokudan ibaret derilerinde bulunan Goblet hücreleri çıkardıkları mukoz salgıyla vücut yüzeyinin devamlı nemli kalmasını sağlarlar.
Kurbağa ve semenderlerin erginlerinde esas solunum organı akciğerlerdir. Nemli olan deri gerekli oksijenin %25 inin alınmasını sağlar. Memelilerde de kısmi deri solunumu vardır. Ancak alınan oksijenin oranı çok azdır. (% 1 kadar)
2. Trake Solunumu
Eklembacaklılardan Böcekler, Çok ayaklılar, Bazı Kabuklular ve Araknitlerde trake solunumu görülür. Trakeler dokulardaki hücrelere kadar sokulmuş borular sistemidir.
Trakeler O2 yi doğrudan hücrelere taşır. Bu hayvanların kanı O2 ve CO2 taşımada görev yapmaz. Bu nedenle kanlarında oksijen taşıyan solunum pigmentleri bulunmaz. Kanları renksizdir. Trakelere gaz giriş çıkışı vücut ve kanat hareketleri yardımıyla sağlanır.
3. Solungaç Solunumu
Suda yaşayan hayvanlarda görülür. Kurbağa larvaları, deniz solucanları, bazı yumuşakçalar, kabuklular ve balıklarda bulunur. Solungaçlar suda çözünmüş oksijeni alacak şekilde özelleşmiş, yaprak veya tüy biçimindeki yapılardır.
Şekil : Solungaç
4. Akciğer Solunumu
Kurbağa ve Semenderlerin erginlerinde, Sürüngen, Kuş ve Memelilerin tümünde görülür. Akciğer hacimleri ve yüzeyleri organizma gruplarının enerji ihtiyacına göre değişkenlik gösterir. Kuşların solunum sisteminde akciğerler ve hava keseleri bulunur. Hava keseleri bazı kemiklerin içlerine kadar uzanır. Kuş akciğerlerinde alveol yoktur. Hava keseleri hava depolar ve körük gibi fonksiyon yapar. Kuşların kemik boşlukları hava taşır. Bu yapı sayesinde kuşlar yükseklerde çok rahat uçabilirler.
Solunum Sistemiyle İlgili Yapılanların Özellikleri
Solunun organlarının duvarları gaz giriş çıkışını kolaylaştıracak biçimde ince bir yapıya sahiptir
Solunun organlarındaki tabakalar yüzey genişlemesine dolayısıyla difüzyon imkanının artmasına yardımcı olur Örneğin akçiğerşerdeki alveollerin toplam yüzeyi yaklaşık 100m2 dir.
Solunum gazllarının giriş-çıkışı olduğu yerlerdeki yüzeyler nemlidir
5. Birden Fazla Solunum Organı Taşıyan Hayvanlar
a. Akciğerli balıklarda (Dipneusti) iki solunum organı faaliyet gösterir. Bu balıklar nehirlerde yaşar, bu sürede solungaçlarını kullanırlar.
Su yüzeyine çıkarak hava keselerini dolduran balık, suların çekilmesiyle çamur altına girer. Uzun bir süre hava kesesindeki hava ile hayatını sürdürür.
b. Kurbağalar ve semenderler larva devresinde tamamen suda yaşadıkları için solungaç solunumu yaparlar. Ergin hale gelen kurbağalarda solungaç kaybolur, yerini akciğer alır. Ergin kurbağa hem deri ile, hem de akciğerleriyle solunum yapar. Kurbağalar derilerini nemli tutmak için genelde nemli ortamlarda yaşarlar. Kurak bir ortamda uzun süre kurbağa yaşayamaz.
C. İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ
İnsanda solunum sistemi akciğerler ve bu akciğerlere hava taşıyan borulardan oluşur. Burun, ağız, yutak, gırtlak, soluk borusu ve bronşlar solunum esnasında faaliyet gösteren yapılardır.
1. Solunum Sisteminin Bölümleri
a. Burun : Burunun iç yapısı, havayı temizleme, nemlendirme ve ısıtmaya uygun olduğu için, hava girişinde bu organın önemi daha büyüktür.
b. Soluk Borusu (Trake) : Ağız boşluğunun son kısmında yer alan yutağa soluk borusu bağlanır. 10–12 cm uzunluğunda ve 2 cm çapında olan bu borunun başlangıç bölümüne gırtlak denir. Gırtlağın içindeki ses telleri epitel uzantılardan meydana gelmiş olup, gerginlikleri kaslarla ayarlandığından çeşitli tonlarda ses çıkartılmasını sağlar.
Soluk borusunun, düz olan arka yüzü yemek borusu ile komşudur ve iç yüzü hareketli siller taşıyan epitel hücreleri ile döşenmiştir. Bu hücrelerin meydana getirdiği epitel tabakası altında salgı bezleri bulunduğu gibi, hücrelerin arasında da salgı yapan goblet hücreleri bulunur.
Bu hücreler mukus denilen bir madde çıkarırlar. Mukus hareketli siller üzerinde ince bir tabaka oluşturur. İnce mukus tabakası, hem epitel yüzeyin nemli kalmasını sağlar, hem de solunumla giren havadaki toz ve diğer yabancı maddeleri tutar.
Soluk borusunun yapısında epitel tabakasından sonra kıkırdak doku tabakası bulunur. Kıkırdak doku, soluk borusunun duvarlarının birbirine yapışmasını önleyecek şekilde bir gerginlik sağlar. Yemek borusuna bakan yüzeyde kıkırdak yoktur. Soluk borusu arkada dördüncü sırt omuru hizasında iki kola ayrılır. Bu kollara bronş adı verilir.
Şekil : İnsanda Solunum Sistemi
Bronşların herbiri akciğere girdikten sonra binlerce ince borucuğa ayrılır. Bunlara bronşçuk adı verilir. Bronşçukların uçlarında hava keseleri bulunur (alveol). Alveoller çok ince, tek sıra epitel hücrelerden oluşmuş olup dışı kılcal damarlar ile donatılmıştır.
c. Akciğerlerin Yapısı ve Görevleri : Akciğerler, sağ ve sol olmak üzere iki kısımdan meydana gelir.
Sağ akciğer üç bölmeli, sol akciğer iki bölmelidir. Sol akciğerin küçük olmasının nedeni, kalbin buraya yakın oluşudur. Her iki akciğer pleura denilen iki yapraklı ince bir zar ile örtülüdür. Bu iki zarın iç ve dış yaprakları arasındaki boşluklarda az miktarda lenf sıvısı ve hava bulunur.
2. Soluk Alıp Verme Mekanizması
Soluk alıp verme mekanizması, göğüs boşluğu ve akciğerlerin genişleyip daralmasına dayanır. Aynı zamanda bu mekanizmada diyafram kası ve kaburgalar arası kaslar etkin rol oynarlar.
Şekil : Soluk Alıp Verme Mekanizması
Soluk alırken, diyafram kası kasılır ve kaburgalar arası açılarak hacim artar, göğüs iç basıncı düşer ve içeriye hava girer. Bu esnada göğüs boşluğu genişlemiştir.
Soluk verirken; diyafram kası gevşer, kaburgalar birbirine yaklaşarak hacim azalır, göğüs iç basıncı artar ve dışarıya hava verilir. Bu esnada göğüs boşluğu daralmıştır.
Solunum hızı kandaki CO2 miktarına göre düzenlenir. CO2 artışı soluk alıp vermeyi hızlandırır.Çünkü CO2 kanın pH sını düşürür ve ortam asit hale gelir Bu da beyni uyarır.
Soluk alış verişinin hızı ve şiddeti omurilik soğanındaki sinirler tarafından denetlenir.
3. Solunum Gazlarının Taşınması
Kanın en önemli özelliklerinden biri; CO2 ve O2 taşıma kapasitesinin çok yüksek olmasıdır.
a. Oksijenin Taşınması : Hayvanların kanında O2 taşıyıcı solunum pigmentleri bulunur. Pigmentleri şu şekilde sıralayabiliriz: Hemoglobin, Hemosiyanin, Klorokruorin, Hemoeritrin
Oksijen kanda oksihemoglobin halinde taşınır. Çok az bir kısmı kan plazmasında çözünmüş olarak taşınır. (% 2 kadar). Akciğerlerde kana geçen O2, alyuvarlardaki hemoglobinle birleşip oksihemoglobini oluşturur.
Hb + O2 HbO2 (Oksihemoglobin)
Doku kılcallarında hemoglobinden ayrılıp doku sıvısına, oradan da difüzyonla hücrelere geçer.
Tablo : Hayvanlarda Solunum Pigmentleri ve Bulunduğu Yer
b. Karbondioksitin Taşınması: Hücrelerde oluşan CO2, doku sıvısına geçip difüzyonla kılcal damarlara geçer. Normal olarak CO2, kanda çok az erir ve az bir kısmı kan plazması ile taşınır. Büyük bir kısmı ise alyuvarlara girer. Alyuvarlarda karbonik anhidraz enziminin katalizlemesi sonucu CO2, su ile birleşerek karbonik asiti oluşturur.
Karbonik asit (H2CO3), iyonlaşarak H+ ve HCO3– (bikarbonat) iyonu meydana getirir. H+ iyonu alyuvarlarda hemoglobinle, birleşerek HCO3 iyonları ise plazmada taşınarak akciğer kılcallarına getirilir.
Karbonik anhidraz enzimi
Akciğer kılcallarında HCO3 iyonları tekrar alyuvarlara girerek H+ iyonları ile birleşir ve H2CO3 (karbonik asit) oluşturur.
Yine karbonik anhidraz enziminin etkisiyle, karbonik asit, H2O ve CO2 e ayrışır. Böylece serbest kalan CO2 difüzyonla önce plazmaya, oradan da akciğer alveollerine geçer ve soluk verme ile dışarı atılır.
Şekil : Kanda O2 ve CO2 nin Taşınması
CO2 nin çok az bir kısmının hemoglobin ile de taşınabildiği belirtilmektedir. İnsanın soluduğu havada fazla oranda karbon monoksit (CO) bulunursa zehirlenme meydana gelir.
Çünkü, CO hemoglobin ile sıkı bağ yapar ve kolayca kopmaz. Bunun sonucunda oksijen hemoglobinle bağlanamaz ve dokular O2 siz kalır.
Fotosentez:Işık enerjisinin kullanılarak organik bileşiklerin üretilmesidir.
Bakteriler ve mavi-yeşil algler hariç fotosentez olayının gerçekleştiği organeller kloroplastlardır. Stroma adında lamel ve grana adında renksiz ara maddeden oluşurlar.
Yapraktaki kloroplast
·Fotosentez, ışık ve karanlık olmak üzere iki safhada gerçekleşir. İlk safha için mutlaka ışık gereklidir. Karanlık safha ışık olsada olmasada yürüyebilen reaksiyonlardan oluşur. Karanlık safhanın olabilmesi için mutlaka ışık reaksiyonlarının gerçekleşmiş olması gerekir.
·Fotosentez yapan bakteriler H2O yerine H2S kullanırlar S2üretirler.
·Fotosentezin ETS elemanları; Ferrodoksin, Plastokinon ve Sitokrom lardır.
Klorofil:Işığın emilmesini sağlayan yapıdır.
Yapısıda C,H,O,N ve Mg atomları vardır. Fe klorofil sentezi için katalizör görevi görür. Mg klorofilin yeşil renkli olmasını sağlar.
Klorofil-a®C55H72O5N4Mg
Klorofil-b®C55H70O5N4Mg
FOTOSENTEZ REAKSİYONLARI
Fotosentez kloroplast organelinde iki ana evrede gerçekleşir.
·Klorofil hen elektron alıcı hemde elektron verici olarak görev yapar.
·Fotosentezde açığa çıkan O2 nin kaynağı H2O dur.
1.Işık reaksiyonları
a-Devirli fotofosforilasyon:
Devirli fotofosforilasyon sonucu 2 ATP açığa çıkar.
b-Devirsiz fotofosforilasyon
Devirsiz fotofosforilasyon
Sonuçta 1 ATP, 2 NADH2 oluşur.
·Devirli fotofosforilasyonda hiçbir madde kullanımı yapılmaz.
·Devirsiz fotofosforilasyonda H2O harcanır, O2 çıkar ve klorofilin elektron kaybı karşılanır.
·Su, NADP için hidrojen atmosfer için O2 klorofil-b için ise elektron kaynağıdır.
·Aydınlık evre reaksiyonlarında ETS ve klorofil gereklidir.
·Yüksek enerjili elektronlar klorofile geri döndüğünde normal enerji seviyesindedir.
2.Karanlık reaksiyonları(Calvin devri):
·Karanlık reaksiyonları ışık reaksiyonlarının devamı niteliğindedir. Işık reaksiyonları durunca karanlık reaksiyonları otomatik olarak durur.
·Işık gerekli değildir. Enzimsel reaksiyonlardır.
·Atmosferden CO2 nin tutulmasını ribuloz difosfat sağlar.
·Aydınlıkevrede oluşturulan ATP ve NADPH2 karanlık evrede kullanılır.
·Fotosentezde enerji akışı şöyledir:Işık enerjisi-ATP-Organik besinlerdeki kimyasal enerji
·1 mol CO2 reaksiyona girdiğinde 3ATP ve 2 NADPH2 harcanırsa, 6 mol CO2 için 18 ATP ve 12 NADPH2 harcanır.
Fotosentez hızına etki eden faktörler
a-Çevresel faktörler:
1.Işık şiddeti:Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı da artar. Ancak ışık şiddeti belli bir değeri geçtikte sonrasabit kalır.
2.Işığın dalga boyu:Fotosentez kırmızı ve mor dalga boylarında hızlı,yeşil ışıkta ise minimum hızdadır.
Fotosentez görünür bölge ışığında gerçekleşir
3.CO2 konsantrasyonu:CO2 konsantrasyonu arttıkça fotosentez hızı da artar. %1 den fazla CO2 verilmesi hızı etkilemez. Hız sabit kalır.
4.Sıcaklık:Yüksek sıcaklık enzim yapısını bozacağından 35-40 dereceden sonra fotosentez hızı düşmeye başlar.
5.Su miktarı:Ortamdaki su miktarının belli bir dereceye kadar artışı fotosentez hızını artırır.
6.O2 miktarı:Ortamdaki O2 artışı solunumu hızlandırarak, hem solunum hem de fotosentez için gerekli ortak maddelerin solunumda daha fazla kullanılmasına neden olacağından fotosentez hızını azaltır.
7.Madensel tuzlar:Bitkilerin gelişmesi için gerekli olan temel elementler (Mg, Fe, Ca, K,N,S,P,C,H,O...) fotosentez hızını etkiler.
b-İç faktörler
1.Klorofil miktarı:Klorofil miktarındaki azalma fotosentez hızını azaltır.
2.Yaprak anatomisi:Hücreler arası boşlukların büyüklüğü, stomaların büyüklüğü, yapısı ve dağılışı, yaprakta damarlanma sistemi, kütikula kalınlığı, sitoplazmanın su miktarı ve son ürünlerin birikimi fotosentez hızını etkiler.

