SOLUNUM SİSTEMİ 2

SOLUK ALIP VERMENİN KONTROLÜ

• Omurilik soğanı ve ponsta bulunan çeşitli nöron grupları solunum merkezini oluşturur.
• Solunum merkezi, soluk alıp verme hızını ve kandaki oksijenle karbondioksit miktarının sabit tutulmasını düzenler.
• Her ne kadar kısa bir süre için soluk alıp verme mekanizması istemli bir şekilde yürütülmeye çalışılsa da solunum merkezi bu işleri istemsiz yapmaktan sorumludur.
• Solunum merkezini asıl uyaran kandaki CO2 miktarıdır.
• Kanda, beyin-omurilik sıvısında (BOS) ve doku sıvısında CO2 seviyesinin artması sonucu suyla birleşen CO2 karbonik asit oluşturur. 
• Karbonik asit, bikarbonat iyonlarına (HCO3) ve hidrojen iyonuna (H+) ayrışır. 
• Dolayısıyla pH düşer. pH değişiklikleri kan damarlarındaki ve solunum merkezindeki kemoreseptörler sayesinde algılanır. 
• Solunum merkezinden çıkan sinyaller, diyafram kasına ve kaburga kaslarına iletilerek akciğerlerin soluk alıp verme hızını ve derinliğini düzenler. 
• Hücresel solunum sonucu CO2’in kandaki seviyesi düşüp pH normale döndüğünde solunum merkezinden gelen sinyallerle solunum normale döner. 
• Böylece homeostasi sağlanmış olur.
• Kandaki O2 seviyesinin solunum merkezinin uyarılması üzerinde pek bir etkisi yoktur. 
• Eğer kandaki O2 seviyesi aşırı derecede düşecek olursa aorttaki ve boyun atardamarlarındaki kemoreseptörler, solunum merkezini uyararak solunumu hızlandırır.

BİLGİ:

Solunumun kontrolü sinirsel ve kimyasal yollarla sağlanır. 

Sinirsel kontrol, beyindeki solunum merkezleri tarafından yapılır.

1.Soluk alma merkezinden gelen impulslar diyafram ve kaburgalar arası kasların kasılmasını sağlar ve soluk alınır.

2.Diğer impuls pnömotaksik merkeze ve oradan da 

3.Soluk verme merkezine gider.

4.Aynı zamanda soluk alma ile akciğerlerde meydana gelen gerginliği algılayan reseptörlerden de vagus siniri ile soluk verme merkezine bir diğer impuls ulaşır.

5. 3 ve 4 numaralı impulsların soluk verme merkezine ulaşması,bu merkezden soluk alma merkezini inhibe edici bir diğer impulsun  gönderilmesine yol açar.

Soluk alma merkezinin durması ile 1 numaralı impuls kesilir ve soluk verilir.

Bu sırada 2 numaralı impulsun başlatmış olduğu olaylar ve 4 numaralı impuls da kesileceği için sonuçta inhibe edici 5 numaralı impulsun da kesilmesi görülür.

Böylece, soluk alma merkezinin tekrar faaliyete geçmesine ve yukarıda sayılan olayların tekrarlanmasına sebep olur ve de soluk alıp verme olayları ard arda meydana gelir.

NOT:

Soluk alışveriş hızı kandaki CO2 miktarı ile ayarlanır. Kandaki CO2 artması asitliğin artmasına neden olur, kanın pH ı düşer. Asitliği artan kan omurilik soğanını uyarır. Otonom sinirler diyafram ve kaburga kaslarını uyararak kasılmalarını sağlar. Soluk alışveriş hızı artar. Hızla CO2 atılıp, O2 alınır. Kanın asitliği azalıp, pH normale döner. Homeostasi sağlanır.

 

BİLGİ: Solunum kısa süre için istemli olarak kontrol edilebilir. Birey, soluk alışverişini istemli olarak değiştirdiğinde, istemsiz kontrol merkezi devreye girerek soluk alışverişini metabolizmanın ihtiyaçlarına göre yeniden düzenler. Solunumun düzenlenmesinde sinir sistemi ve dolaşım sistemi birlikte çalışır. Solunum merkezi, omurilik soğanı ve ponsta bulunan çeşitli nöron gruplarından oluşmuştur. Omurilik soğanı, solunumu düzenlerken çevresinde bulunan beyin omurilik sıvısının (BOS) pH’sini dikkate alır.  Kanda bulunan CO2, BOS’a geçerek burada su ile tepkimeye girip karbonik asidi (H2CO3) oluşturur. Karbonik asit, bikarbonat (HCO3–) ve hidrojen (H+) iyonuna ayrışır. Oluşan H+ iyonları kanın pH’sinin değişmesine sebep olarak omurilik soğanını uyarır.  Bu pH değerindeki düşüşten, kanda CO2 düzeyinin arttığı anlaşılır. Uyarılan omurilik soğanından, kaburga kasları ve diyaframa sinirsel uyarılar gönderilir. Bu şekilde, soluk alıp vermenin hızı ve derinliği artırılır. CO2‘in fazlası, solunumla uzaklaştırılarak kan pH’sinin normale dön­mesi sağlanmış olur. Kanda bulunan oksijenin solunum kontrol merkezlerini uyarma etkisi çok azdır. Beyin ödemi, anestezi, uyku apnesi gibi durumlar solunumu etkileyen diğer faktörler arasında yer alır. Uyku apnesi: “Apne” solunum yokluğu anlamına gelir. Uyku apneleri, üst solunum yollarında özellikle yutağın tıkanmasıyla veya merkezî sinir sisteminin solunumsal işlevinin bozulmasıyla meydana gelen hastalıktır. Uyku apnesi hastalığı görülen kişilerde horlama ve gürültü 3-4 kat artar. Yetersiz solunuma yol açan bu hastalık uyku kalitesini de düşürdüğünden gün içinde dikkat eksikliği, uyuklama gibi belirtilere neden olur. Araç kullanan uyku apnesi hastasının trafik kazası ve iş kazası geçirme riski de artar.

 

OKSİJENİN TAŞINMASI

• Oksijen ve karbondioksit gerek dış solunum gerekse iç solunumda kısmi basınç farklılıklarından difüzyona uğrar. 
• Atmosferden solunan havada oksijenin kısmi basıncı, alveol kılcallarındaki oksijenin kısmi basıncına göre daha yüksektir.
• Alveol boşluğundan kılcallara difüzyonla geçen oksijenin suda çözünürlüğü düşüktür. 
• Kana geçen oksijenin büyük bir kısmı (%97’si) alyuvarlardaki solunum pigmenti olan hemoglobinle (Hb) dokulara kadar taşınır. 
• Hemoglobin proteini demir atomu içerir. 
• Hemoglobindeki demir atomunu içeren hem grubu oksijen taşır.
• Oksijen bağlanmış hemoglobine oksihemoglobin denir. 
• Alınan oksijenin %3’ü kan plazmasında çözünmüş halde taşınır.
• Alveol kılcallarında    Hb + O2  ---> HbO2 (Oksihemoglobin)
• Doku kılcallarında    HbO2  --->   Hb + O2
• O2’nin hemoglobinle birleşmesi ve ayrılması enzimatik bir tepkime değildir.

• Dokulara gelen kandaki oksijenin yoğunluğu, doku sıvısına oranla daha yüksektir. 
• Oksijen difüzyonla hemoglobin molekülünden plazmaya, plazmadan da doku sıvısına ve hücrelere geçer. 
• Doku kılcallarında, hücrelerin oksijenli solunumu sonucu CO2 miktarı artar. 
• Karbondioksitten karbonik asit oluşur. 
• Karbonik asit, bikarbonat iyonlarına (HCO3) ve hidrojen iyonlarına (H+) ayrışır. 
• Ortamdaki hidrojen iyonlarının yoğunluğu pH’ı düşürür ve asitlik artar. 
• Hidrojen iyonlarının artışı hemoglobinin oksijeni bırakma eğilimini artırır. Buna Bohr etkisi denir. 
• Bohr etkisi sayesinde dokular oksijen bakımından zenginleşir.
• Bir alyuvarda yaklaşık 250 milyon hemoglobin bulunur.
• Alyuvarların yapısında bulunan protein yapılı hemoglobin molekülü, merkezinde bir demir atomu taşıyan hem adlı kofaktöre sahip dört alt birimden ve globülin proteininden oluşmuştur. Hem grubu kana kırmızı rengini verir. Her demir atomu bir molekül oksijen bağlar. Bu sayede bir hemoglobin molekülü, dört molekül O2 taşır. Dolayısıyla bir alyuvar yaklaşık 1 milyar O2 taşıyabilir. Hemoglobin molekülü, oksijeni tersinir olarak bağladığından akciğerlerden aldığı oksijeni vücudun diğer noktalarında bırakabilir.

 

BİLGİ: Bohr Etkisi: Hemoglobinin oksijenle birleşme hızı, ortamın sıcaklığı, oksijenin kısmi basıncı ve kan pH değerine bağlı olarak değişir. Kanda CO2‘in kısmi basıncının artması kan pH değerini düşürür. Bu durum hemoglobinin bağlı olduğu O2 moleküllerinin bırakılmasına yol açar. Düşük pH, hemoglobinin oksijene ilgisini azalttığı için bu etkiye “Bohr etkisi” denir.

BİLGİ: Yumuşakçalarda, hemosiyanin adlı taşıyıcı pigment bulunur. Hemosiyanin demir yerine bakır bulundurur. Kana mavi renk verir. Hemosiyanin, hücre içinde değil plazmada yer alır. Bazı halkalı solucan türlerinde hemoeritrin, bazı halkalı solucan türlerinde ise klorokrorin adlı pigmentler bulunur. Her iki pigmentinde yapısında demir vardır. Hemoeritrin kana kırmızı renk, klorokrorin yeşil renk verir. Hemoeritrin kan hücresi içinde, klorokrorin plazmada bulunur. Bazı omurgasızlarda ise hemoglobin vardır. Omurgasız hemoglobini kan plazmasında yer alır

BİLGİ: Taşıyıcı pigmentler kanın O2 taşıma kapasitesini arttırır. Kanın sıvı kısmında çok az O2 çözünebilir. Hücrelerin gereksinim duyduğu O2ʼyi sağlayabilmek için kan, normal olarak dakikada 5 litrelik hızla akar. O2 yalnızca plazmada taşınsaydı hücrelerin gereksinim duyduğu O2ʼyi sağlayabilmek için kanın 75 kat daha hızlı akması gerekirdi. Taşıyıcı pigmentlerin en önemli özelliği O2 ile tersinir tepkimeye girmeleridir. Yani oksijenle kolayca birleşip, kolayca ayrılmalarıdır. Eğer kanda oksijen taşıyıcı özel pigmentler olmasaydı oksijen yalnızca plazmada taşınsaydı çok fazla kanın vücutta dolaşması gerekirdi. Solunum pigmentleri hücre içinde bulunursa kanın oksijen taşıma kapasitesi, plazmada bulunursa oksijen depolama kapasitesi yüksektir.

 

BİLGİ: Kanın gaztaşıma kapasitesini artıran faktörler; Solunum pigmentlerinin alyuvar içinde bulunması Memelilerin olgun alyuvarların çekirdeksiz olması BİLGİ: Solunum pigmentleri O2 ve CO2 taşıyan ve kana renk veren maddelerdir. Bütün omurgalıların solunum pigmenti hemoglobin olup alyuvarların içinde bulunur. Solunum pigmenti alyuvarlarda bulunursa O2 taşıma kapasitesi, plazmada bulunursa O2 depolama kapasitesi fazladır. Solunum pigmentlerinin ortak özellikleri: Protein yapılıdırlar. Kana renk verirler. O2 ve CO2 ile kolayca birleşip ayrılırlar. Solunum gazları ile tersinir (çift yönlü) tepkime yaparlar. Kanın oksijen taşıma kapasitesini arttırır Oksijenle birleştikleri bölgede demir, bakır gibi metal iyonları bulunur.

 

BİLGİ: Yükseklere çıkıldıkça atmosfer basıncı düşer. Deniz seviyesinde 760 mmHg olan atmosfer basıncı, 3000 m’de 523 mmHg’ya, 15000 m’de 87 mmHg’ya kadar düşer. Atmosfer basıncının düşmesiyle orantılı olarak oksijen kısmi basıncı (PO2) da azalır. Havada hâlâ %21 O2 olduğundan solunan PO2, deniz seviyesinde 159 mmHg (0,21×760) iken 15000 m yükseklikte sadece 18 mmHg   olur. Hızla yüksek irtifaya çıkan kişilerde akut dağ hastalığı görülebilir. Baş ağrısı, hâlsizlik, bulantı,kusma şeklinde belirti verir. Bu kişilere oksijen verilmez veya bu kişiler daha düşük irtifaya taşınmazlarsa ölebilirler. Aynı zamanda bu gibi durumlarda beyin ödemi veya akciğer ödemi görülebilir. Yükseklere çıkan kişilerde böbreklerden salınan eritropoietin hormonu etkisiyle alyuvar sayısı arttırılır. Böylece hücrelere daha çok oksijen taşınması sağlanarak bu duruma adaptasyon gerçekleştirilir. Akut dağ hastalığı: Günümüzde birçok yerli, And Dağları ve Himalayalarda 3500 m irtifada yaşamaktadır. Peru’da bulunan And Dağlarında bir grup 5100 m’de yaşayıp 5700 m yükseklikteki maden ocaklarında ç­lışmaktadır. Bu yerlilerin orada doğup büyümeleri, bulunduğu yüksekliğe uyum göstermelerini sağlamıştır. Bu kişilerin göğüs çapları genişler, geri kalan vücut kısımları daha küçük kalır. Kalpleri alçak irtifada yaşayanlara göre daha geniştir. Bu bölgelerde yaşayan insanlar yüksek irtifaya adapte olduklarından akut dağ hastalığına yakalanmazlar.

KARBONDİOKSİTİN (CO2) TAŞINMASI:

• Hücrelerin metabolizması sonucu açığa çıkan CO2’in
• %7’si plazmada çözünmüş hâlde, %23’ü hemoglobine bağlı şekilde (HbCO2) (karbominohemoglobin),geri kalan %70’i bikarbonat iyonları şeklinde taşınır.

• Hücrelerde oluşan karbondioksit difüzyonla doku kılcallarına geçerek akciğelere taşınır.
• Karbondioksitin suda çözünürlüğü oksijenden daha fazladır. 
• Bu nedenle kan plazmasındaki çözünmüş karbondioksit çözünmüş oksijenden fazladır. 
• Kana giren CO2ʼnın %7 kadarı kan plazmasında çözünmüş olarak akciğerlere taşınır.
• Kana giren CO2ʼnin %23 kadarı alyuvarda hemoglobine bağlanır ve karbominohemoglobin (HbCO2) olarak akciğerlere taşınır.
• Hb + CO2 ---> HbCO2
• Kana giren karbondioksitin %70 kadarı kan plazmasında bikarbonat iyonu şeklinde akciğerlere taşınır;
• Hücrelerde oluşan CO2 difüzyonla kılcal damara ve kan plazmasından da alyuvarlara girer.
• CO2, alyuvarlardaki karbonik anhidraz enzimi sayesinde H2O ile birleşip karbonik asit (H2CO3) oluşur.        

      CO2 + H2O + Karbonik anhidraz ---->  H2CO3 + Karbonik anhidraz

• Karbonik asit (H2CO3), kararsız bir bileşik olduğu için hemen hidrojen ve bikarbonat iyonlarına (HCO3 ) ayrılır.

     H2CO3  ----> H+ + HCO3

• Hidrojen iyonları (H+), alyuvarlarda hemoglobine bağlanır.
• Hb + H+ --->  HbH+
• Bikarbonat iyonları (HCO3 -) alyuvarlardan çıkarak kan plazmasına geçer ve akciğerlere taşınır.
• Akciğer kılcallarına ulaşan alyuvarlardaki karbominohemoglobin, karbondioksit ve hemoglobin haline gelir. Karbondioksit alveol havasına geçer.

      HbCO2 --->  Hb + CO2

• Akciğer kılcallarına ulaşan kan plazmasındaki bikarbonat iyonları, tekrar alyuvarlara girer ve hidrojen iyonu ile birleşip karbonik asit oluşturur. Karbonik asit, karbonik anhidraz enzimi ile karbondioksit ve suya parçalanır.

    HCO3 + H+ ---->  H2CO3  --->  CO2 + H2O (Karbonik anhidraz) 

• Karbondioksit alyuvardan çıkıp difüzyonla alveol havasına girer. Soluk verme ile dışarı atılır.

 

BİLGİ: Karbonmonoksit (CO) Zehirlenmesi: Karbonmonoksit (CO) gazı; doğalgaz, gaz yağı, benzin, tüp gazı, kömür ve odun gibi yapısında “karbon” bulunan yakıtların yanması veya tam olarak yanmaması sonucu açığa çıkar. Hemoglobine oksijenden 200 kat daha hızlı bağlanır. Bağlanma reaksiyonu geri dönüşümsüzdür. Bu yüzden CO hemoglobine bağlandıkça vücutta oksijen azalır, zehirlenme meydana gelir. Tatsız, renksiz, kokusuz olduğu için farkedilmez.. Gaz zehirlenmelerinde kişi derhal açık havaya çıkarılmalıdır. Çünkü yüksek oksijen Hemoglobinin CO’ ten ayrılıp, O2’ye bağlanmasını sağlar. Vurgun: Vücut sıvısındaki erimiş gazların özellikler azotun, dış ortam basıncının hızla azalması sonucu gaz haline gelerek kılcalları tıkaması olayına denir. Felç ya da ölümle sonuçlanabilir. Not: CO2 ve O2 kabarcıkları kısmen dokular tarafından alınabilir ya da hemoglobin ile bağ yapabilir, N2 bağ yapamaz. Onun için vurguna neden olan daha çok N2gazlarıdır. Vurgun, daha çok denizlere dalan kişilerde görülen bir durumdur. Örneğin, dalgıcın sırtındaki tüpten soluduğu azot gazı, basıncın etkisiyle sıvılaşır. Dalgıç su üzerine çıkması gereken süreyi kısa tutarak aniden su yüzeyine dönerse dalgıcın hücre içi ya da hücre dışı vücut sıvılarında çok miktarda azot kabarcıkları oluşur. Bu gaz kabarcıklarının, kan damarlarını tıkamasıyla bacak ve kolların eklem yerlerinde ağrı, baş dönmesi, felç gibi belirtiler görülür. Vurguna yakalanan kişilerin %2’lik bir kısmında kabarcıkların akciğer kılcallarını tıkamasıyla boğulma denilen ciddi nefes darlıkları görülebilir. Dalgıç, yüzeye yavaşça çıkarsa erimiş azot, vurgun oluşmasını önlemeye yetecek hızla akciğerlerden soluk verme ile atılır.