HAYVANLARDA SOLUNUM SİSTEMLERİ

YRD. DOÇ. DR. ASLI SADE MEMİŞOĞLU

asli.memisoglu@deu.edu.tr

kisi.deu.edu.tr/asli.memisoglu

GAZ ALIŞVERİŞİ

• Oksijenli solunum yapan hücreler besinlerle alınan monomerlerden ATP üretebilmek

için çevreden oksijen (O2) almak ve tepkime sonucunda üretilen karbondioksiti (CO2)

atmak zorundadır.

• Bir hayvan vücudunda, çevre ile gaz alışverişi yapan bölüme solunum yüzeyi denir.

• Tek hücreli canlılarda çevre ile doğrudan temas varken çok hücreli organizmalarda

her hücrenin çevreyle teması olamaz. Bu da özelleşmiş bir solunum yüzeyini zorunlu

kılar.

• Dış çevre ve hücreler arasında gaz alışverişi sadece difüzyonla olur.

• Biyolojik zarlardan solunum gazlarının geçebilmesi için herhangi bir aktif taşıma sistemi

yoktur

• Difüzyon bir molekülün yoğun olduğu bir ortamdan daha az yoğun olduğu ortama

geçişidir.

• Gazların yoğunluğu basınca ve ilgili sıvıdaki çözünürlüğüne göre değişir.

• Hava, suya göre daha iyi bir solunum ortamıdır çünkü:

• O2 difüzyonu suda, havaya göre 8000 kat daha yavaştır.

• Suda bulunan O2 miktarı, aynı hacimdeki havada bulunan O2 miktarından çok daha azdır

• Bu durum suda solunum yapan hayvanları olduğu kadar karadakileri de etkiler çünkü:

GAZ ALIŞVERİŞİ

• Oksijenli solunum mitokondride gerçekleşir, mitokondri sulu bir ortam olan

sitoplazmada bulunur

• Hücreler de hücre dışı sıvı içerisinde bulunurlar.

• Tüm solunum yüzeyleri kurumalarını önlemek için ince bir sıvı tabaka ile korunurlar.

• Bu sulu ortamların hepsinden O2 difüzyonla geçmek zorundadır.

• Suda O2 difüzyonu o kadar yavaştır ki, hücrelerin herhangi bir O2 kaynağına

uzaklığının birkaç milimetreden fazla olmaması gerekir.

O2 i vücutlarında dağıtmak için özel sistemleri olmayan omurgasızlarda, vücut

büyüklüğü ve şekil yönünden sınırlar oluşmasını gerektirir.

GAZ ALIŞVERİŞİ

1. Süngerlerde vücudun ince duvarları arasında su geçişine izin veren bir yapı vardır.

• Her hücre su ile temas halindedir

2. Deniz anası ve yassı solucanlarda vücut yapısı ince ve geniş bir düzlem

biçimindedir:

• Yüzey alanını gaz alışverişi için genişletir

• hiçbir hücre suya 1mm’den fazla uzaklıkta değildir

GAZ ALIŞVERİŞİ

3. Deri solunumu: oksijen deriden kılcal damarlara geçer

• Toprak solucanı, ergin kurbağalar, yumuşakçalar

• Oksijenin difüzyonla alınabilmesi için derinin nemli olması gerekmektedir.

• Kılcal damar sistemiyle oksijen vücut hücrelerine taşınır

4. Özelleşmiş solunum sistemleri

• Vücut yapısı daha büyük hayvanlarda vücut yüzeyi gereken gaz miktarını alabilecek

yeterlikte değildir.

• Yüzey alanı katlanma ve dallanmalarla artırılmış bir solunum organı bu sorunu çözer

• Ör: Trake, solungaç ve akciğer solunumu

GAZ ALIŞVERİŞİ

Dış solungaç:

İki yaşamlı

larvaları

böcek larvaları

İç solungaç:

Yumuşakçalar

Kabuklular

tüm balıklar

Trake:

Eklem

bacaklılar

Akciğer:

Kara

salyangozları

Omurgalılar

Trake solunumu

• Eklembacaklılarda görülür.

• Doku hücrelerine oksijeni en hızlı taşıyan sistem trakedir.

• Oksijen ve karbondioksit kanla taşınmadığından, alyuvar ve solunum pigmenti bulunmaz. Kan renksizdir.

• Trakeler, vücut boyunca dallanan çok sayıda küçük borucuklardan meydana gelmiştir.

• Vücut dışında stigma denilen bir açıklıkla başlar.

• Stigma; böceklerde karın halkalarının alt tarafında her bölmede bir çift bulunan deliktir.

GAZ ALIŞVERİŞİ

Hava keseleri Trake

Karın

stigmaları

Göğüs

stigmaları

Trake solunumu (devam)

• Trake vücut içine doğru dallanırken, giderek incelir.

• Bu çok incelmiş trake uzantılarına trakeol denir.

• Trakeler, içine giren oksijeni trakeollerle hücrelere kadar götürür.

• Hücrelerde üretilen CO2 trakeollere geçer

• Gaz alışverişi trakeolleri döşeyen nemli epitel aracılığıyla olur

• Küçük gövdeli böceklerde bu sistem hücresel solunum için yeterlidir

• Büyük böcekler vücutlarını kasıp gevşeterek stigmalardan hava giriş çıkışını daha

verimli hale getirirler

• Trake sisteminde borular kitinle desteklenmiş olup, tıkanmaz ve yapışmaz.

GAZ ALIŞVERİŞİ

• Örümcek ve akreplerde trakelerin dallanma biçimi, sayfaları açılmış kitap

görünümündedir.

• Bu türlü dallanmış trakelere kitapsı akciğer denir.

• Fark!!! Kitapsı akciğerler dokulara ulaşmaz ve gazlar kan dolaşımı ile taşınır

GAZ ALIŞVERİŞİ

Solungaç solunumu

• Kurbağa ve böcek larvaları, kabuklular, yumuşakçalar ve balıklarda solungaç solunumu

görülür.

• Vücudun dış yüzeyinin suya doğru yapmış olduğu kıvrımlardır

• Saçaklı ve tüy şeklinde olup doğrudan doğruya vücut dışına uzanan solungaçlara dış

solungaç denir.

• Akciğerli balıklarda ve iki yaşamlı larvalarının ilk dönemlerinde bu tip solungaç görülür.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu

Meksika

semenderi

İç solungaçlar ise yaprak şeklindedir.

• Solungaç yaprakları kemik ve kıkırdaktan yapılmış olup, solungaç yaylarını taşır.

• Solungaçlar, dallanmalar yaparak geniş yüzey oluşturur ve kan damarları bakımından

çok zengindir.

• Yuvarlak ağızlı ve kıkırdaklı balıklarda solungaç yarıklarının her biri ayrı ayrı dışarı

açılırken, kemikli balıklarda solungaç kapağı (operkulum) ile örtülüdür.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu

Gaz değişimi:

• başlangıçta solungaç kapağı kapalıdır.

• Ağız açılır ve su alınır.

• Ağız kapatılır, solungaç kapağı açılır. Basınçla su solungaç yarıklarına girer.

• Oksijen difüzyonla kılcal damarlara ve hücrelere geçer.

• Gaz alışverişinin yapıldığı yüzeye lamel denir

• Hücrelerde metabolizma artığı olan CO2 zıt yönde hareket eder.

• CO2 solungaç kılcal damarlarına geçer, solungaçlardan suya yani dışarı atılır.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu

Ters akım prensibi

• Kan akımı suyun akış

yönünün tersinedir

• Kan ilerledikçe oksijenle

daha zengin suyla karşılaşır

• Çözünmüş oksijenden %80

oranında faydalanabilirler

Lamel

• Sudaki oksijen miktarı, suyun sıcaklığı ile ters orantılıdır.

• Dolayısıyla soğuk sularda oksijen miktarı, sıcak sulara göre daha fazladır.

• Soğuk suların balıkları daha hızlı büyür ve iri yapılıdır.

• Oksijence fakir sularda yaşayan balıklar, hava kabarcıklarını yutarak solunumu

destekler.

• Bu kabarcıklar, solungaçlar arasında tamamen emilinceye kadar alınır.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Solungaç solunumu

• Ergin iki yaşamlılar,

sürüngenler, kuşlar ve

memelilerde görülür.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu

İki yaşamlılar

• Akciğerler basit, bölmesiz yapıdadır.

• Doğrudan bronşla ağız boşluğuna açılır.

• Soluk borusu (trake) yoktur.

• Ağızları açıkken solunum yapamazlar. Dış burun kapakçıkları açılarak hava ağıza dolar, basınçla akciğerlere gider.

• Geniş yüzey sağlayamayan ve yeterince büyük olmayan akciğerler deri solunumuyla desteklenmek zorundadır.

Sürüngenler

• Su yılanı ve timsah dahil akciğer solunumu görülür.

• Genellikle yılanların sol akciğerleri körelmiştir.

• Akciğer aveolsüzdür, iç yüzeydeki kıvrım sayısı kurbağalarınkinden daha çoktur.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu

Kuşlar

• Akciğerlerinde alveol bulunmaz, hava keseleri bulunur.

• Hava keseleri, uçmayı kolaylaştırır, yedek hava deposu görevi yapar.

• Hava keseleri, kan damarları yönünden fakirdir.

• Akciğerlerde havanın sürekli olarak tek yönlü olmasını sağlar.

• Memelilerde çift yönlüdür

• Akciğerlerdeki hava geri çıkarken keselerdeki hava akciğere dolar ve bronşçuklarda

gaz değişimine yardımcı olur.

• Böylece akciğerdeki kılcal damarlar her zaman bol oksijen içeren hava ile temas

eder.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu

• HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=LKERY5DBVNS

• Nefes alırken taze hava arkada yer alan hava keselerine çekilir.

• Az miktarı da akciğerin arka kısmına girer.

• Sistemde daha önce bulunan hava aynı anda akciğerler boyunca ileriye doğru

hareket ederek öndeki hava keselerine dolar.

• Öndeki hava keselerinden hava dışarıya verildiğinde, arkadaki hava keselerinden

hava öne doğru hareket ederek akciğere dolar ve gaz değişim yüzeyleriyle karşılaşır.

• Nefes alırken ve nefes verirken oksijence zengin hava akciğerler boyunca tek yönde

hareket eder.

• Havanın akış yönü ile kanın akış yönü çaprazdır

GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu

Memeliler

• Akciğerlerin yüzeyi alveollerle genişletilmiştir.

• Alveoller ince çeperli ve nemli olup, çok sayıda kılcal kan damarları ile çevrilmiştir.

• Hava akışı çift yönlüdür

• Nefes verme sırasında bir miktar her zaman içerde kalır: Ölü boşluk

• Akciğer hacminin bir bölümü hiçbir zaman tamamen temiz hava ile dolmaz

• Kuşlarda tek yönlü hava akımı sayesinde bu ölü boşluk neredeyse yoktur

• Gaz alışverişi alveoller ve kılcal damarlar arasında olur

• Alveollerde oksijen yoğunluğu eşit olarak dağılmıştır

• Kaslı diyafram bulunur: Karın ve göğüs boşluğunu birbirinden ayırır.

GAZ ALIŞVERİŞİ-Akciğer solunumu

Balık

solungacı Kuş akciğer

Memeli akciğer

Ters akım

Çapraz akım

Eşit havuzKan

• Bazı hayvanlarda birden fazla solunum organı görülür.

• Bunun en tipik örneği Afrika’nın bazı nehirlerinde yaşayan Dipneusti (akciğerli balık)

denilen bir balık çeşididir.

• Bu balıklar hem solungaçlara, hem de akciğer benzeri hava keselerine sahiptir.

• Nehir suları azalınca, hava keseleriyle havanın serbest oksijeninden yararlanır

ve yaşamını sürdürür.

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

• Solunum sisteminin, oksijeni alıp karbondioksiti vücuttan uzaklaştırmasının yanında

başka görevleri de vardır.

• Konuşma seslerinin oluşması, mikroplara karşı vücudu koruma vb.

• Solunum sistemi organları, işlevlerini yapmak üzere özelleşmiş yapılara sahiptir.

• İnsanda solunum sistemi; burun, yutak, gırtlak, soluk borusu ve akciğerlerden oluşur.

Burun

• Burun iç yüzeyinde mukus bezi, koku alma reseptörleri, siller bulunur.

• Alınan hava mukus tarafından nemlendirilir.

• Aynı zamanda koku duyusunun oluşmasında kimyasal maddelerin çözünmesini sağlar

• Burnun iç yüzeyindeki kılcal damarlar havayı ısıtır.

• Kıllar yabancı cisimlerin (toz vs.) tutulmasını sağlar.

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

Yutak (farinks)

• Ağız ve burun boşluğunun birleştiği yerdir. Yutak alınan havanın soluk borusuna geçmesini sağlar.

Gırtlak (larinks)

• Soluk borusunun başlangıç kısmıdır.

• Yutak ile soluk borusunu birbirine bağlar.

• Gırtlağın üst açıklığına glottis denir ve yutma esnasında epiglottis tarafından kapatılmasının dışında, sürekli açıktır.

• kıkırdaktan yapılmıştır, içinde ses telleri bulunur.

• Sakin durumda iken ses telleri birbirinden ayrı durur.

• Ses meydana gelirken birbirine yaklaşır ve kısmen temas ederler.

• Hava ses tellerini titreştirir, ses oluşur.

• Ağız, dil, diş, dudaklar, farinks (yutak) sayesinde gırtlakta oluşan ses konuşma şekline döner.

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

Soluk borusu (trake)

• Gırtlağın devamı olup yemek borusunun ön tarafında yer alır ve bronşlara kadar

uzanır.

• Üst üste dizilmiş yarım ay şeklindeki kıkırdak halkalardan oluşur.

• Epitel hücreleri silli (titrek tüylü) dir. Burada mukus salgılayan goblet hücreleri

bulunur.

• Mukus, soluk borusunun iç yüzeyinin nemli kalmasını sağlar ve havadaki küçük tozları

tutar.

• Bu tozlar, sillerin yutağa doğru hareketleri sayesinde mukusla birlikte ağızdan dışarı

atılır.

• Soluk borusunu astarlayan içteki dokudan sonra düz kas demetleri yer alır.

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

• Soluk borusu akciğerlere yaklaştığında iki

kola ayrılır. Bu kollardan her birine bronş

denir.

• Bronşlar, akciğer içinde bronşçuk denilen

daha ince borucuklara ayrılır.

• Bronşçuklar da alveollere açılır.

• Kıkırdak tabaka bronşçuklara kadar devam

eder fakat bronşçuklarda bulunmaz

• Bronşçuklar düz kas yapısındadır

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

Akciğerler

• Akciğerler göğüs kafesindeki boşlukta bulunur.

• Göğüs boşluğu ile karın boşluğu diyafram kası ile ayrılır.

• Diyafram, akciğerleri alttan çevreler.

• Akciğerler sağ ve sol akciğer olmak üzere iki tanedir.

• Sağ akciğer üç bölmeli (loplu), sol akciğer iki bölmeli (loplu) dir.

• Sol akciğerin sağ akciğerden daha küçük olmasının sebebi alt tarafında kalbin bulunmasıdır.

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

• Akciğerlerin üzeri plevra zarı ile örtülüdür. Bu

zar iki katlıdır.

• Akciğerleri basınç ve darbeden korur.

• İki zar arasında bulunan sıvı sayesinde

akciğerlerin rahat genişlemesini sağlar

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

• Akciğerlerde gaz değişimini sağlayan çok sayıda

hava keseleri yani alveol bulunur.

• Alveoller akciğer solunum yüzeyini arttırırlar.

• Tek katlı epitel dokudan oluşan alveollerin etrafı çok

sayıda kılcal kan damarları ile çevrilidir.

• Alveollere giren havanın oksijeni difüzyonla kılcal

damarlara geçer, alyuvarlardaki hemoglobin ile birleşir.

• Karbondioksit ise kandan difüzyonla alveollere geçer,

dışarı atılır.

İNSANDA SOLUNUM SİSTEMİ

SOLUK ALIP VERME

• İnsanda soluk alıp verme; kaburgalar arası kaslarla, diyafram kasının kasılıp

gevşemesiyle meydana gelir.

• Otonom sinir sistemiyle düzenlenir

• Solunum merkezi omurilik soğanı (medulla oblangata) ve pons da bulunur

• Bu bölgeler kan ve beyin omurilik sıvısındaki pH değişimlerini algılar

• CO2 arttığında karbonik asit oluşur ve pH düşer

• Soluk alıp verme hızlanır

• Soluk alırken;

• Diyafram kasılır (düzleşir).

• Kaburgalar arası kaslar kasılır.

• Göğüs boşluğu hacmi artar, iç basınç azalır.

• Akciğerler genişler.

• Karın boşluğu hacmi azalır, karın iç basıncı artar.

• O2 alveollere geçer.

SOLUK ALIP VERME

• Soluk verirken;

• Diyafram gevşer (kubbeleşir).

• Kaburgalar arası kaslar gevşer.

• Göğüs boşluğu daralır, iç basınç artar.

• Akciğerler daralır.

• Karın boşluğu hacmi artar, karın iç basıncı azalır.

• Co2 dışarı atılır.

• HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?T

İME_CONTİNUE=15&V=23-KAUBF-JS

SOLUNUM GAZLARININ TAŞINMASI

• Gazların kanda taşındığı solunum sistemlerinde solunum pigmentleri bu görevi

üstlenir

• Bu sebeple kanın oksijen tutma ve taşıma kapasitesi yüksektir.

• Solunum pigmentlerinin yapısında protein bulunur. Ayrıca demir, bakır gibi

elementler de yer alır.

• Pigmentler kana özel rengini verirler. Hayvan gruplarında pigmentlerin çeşidi ve

kandaki yeri farklılık gösterir.

Hemoglobin

• Hemoglobin (hem + globin), demir taşıyan bir proteindir.

• Hemoglobin yapısındaki 4 demir (fe) atomundan her biri, O2 ve CO2 taşınmasında iş

görebilmektedir.

• Çok büyük bir molekül olan hemoglobin, 4 polipeptit zincirinden oluşmuştur. Her

zincir hem grubuna sahiptir.

• Demir, hem grubunda bulunur.

SOLUNUM GAZLARININ TAŞINMASI

• Bir alyuvarda yaklaşık 280 milyon hemoglobin molekülü vardır.

• Hemoglobin, kanımızın oksijen taşıma kapasitesini 75 kat arttırır. Kanımızda

hemoglobin olmasaydı, 5 kg kanı olan bir insanda 5 x 75 = 375 kg kan bulunması

gerekecekti.

• Hemoglobin, oksijen ve karbondioksitin kanın pH değerinde çok az değişmeye sebep

olarak taşınmasını sağlar.

• O2 ve CO2 taşınması difüzyonla çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru olur

SOLUNUM GAZLARININ TAŞINMASI

• TIRMANIŞÇILAR NEDEN BELİRLİ NOKTALARDA KAMP YAPIP BEKLERLER?

• DİNLENME HARİCİNDE