Solunum Sistemi ve Temel Kavramlar

Solunum, atmosferdeki oksijenin $O_2$ vücudumuzdaki hücrelere alınması ve hücrelerden oluşan karbondioksitin $CO_2$ atmosfere verilmesi işlemidir. Bunu hücresel solunumla karıştırmamak gerekir, çünkü hücresel solunum besinlerin hücre içinde parçalanarak ATP enerjisi üretilmesidir.

Solunum sistemimizde burun, ağız, yutak, gırtlak, soluk borusu ve akciğerler bulunur. Burun soluduğumuz havayı nemlendirir, ısıtır ve temizler. Burun iç yüzeyindeki mukus havayı nemlendirir ve burun kıllarıyla birlikte havadaki zararlı parçacıkları yakalar. Solunan hava burundan yutağa ve oradan da gırtlağa geçer.

Gırtlakta bulunan epiglottis (gırtlak kapağı) yutkunurken besinlerin soluk borusuna kaçmasını önler. Ayrıca ses tellerimiz de gırtlakta bulunur. Gırtlaktan sonra hava soluk borusuna geçer.

Not: Alveollü akciğer, kaslı diyafram ve çekirdeksiz alyuvar sadece memeli hayvanlarda bulunan özelliklerdir. Bu özelliklere sahip olman, evrimsel süreçte memelilerin ne kadar gelişmiş solunum sistemine sahip olduğunu gösterir!

Soluk Borusu ve Akciğerler

Soluk borusu, C şeklinde hiyalin kıkırdak halkalardan oluşur. Bu kıkırdak halkalar sayesinde soluk borusu sürekli açık kalır ve nefes alıp vermeyi kolaylaştırır. Soluk borusunun iç yüzeyi, silli epitel hücreleri ile kaplıdır ve bu hücrelerin arasında mukus üreten goblet hücreleri bulunur.

Mukus ve sililer, soluk borusuna giren toz ve mikropları yakalar. Sililer tek yönlü hareket ederek bu zararlı maddeleri dışarı atarlar. Bu sayede akciğerlerimiz sürekli temiz kalır. Soluk borusu, akciğerlere girmeden önce bronş denilen iki kola ayrılır. Bronşlar da akciğer içinde bronşçuk adı verilen daha küçük kollara ayrılır.

Bronşçukların uçlarında alveol denilen hava keseleri bulunur. Gaz değişimi burada gerçekleşir. Alveollerin etrafı kılcal damarlarla sarılıdır ve bu sayede oksijen ve karbondioksit difüzyon yoluyla değiştirilir. Alveoller, tek sıra yassı epitel dokudan oluşur ve solunum yüzeyini genişleterek daha fazla gaz değişimi sağlar.

Biliyor muydun? Eğer tüm alveollerini yan yana serseydin, yaklaşık bir tenis kortu büyüklüğünde $yaklaşık 70-80 m²$ bir alana sahip olurdun! Bu geniş yüzey, vücudunun ihtiyacı olan oksijeni alabilmesi için hayati önem taşır.

Akciğerlerin Yapısı ve Soluk Alıp Verme

Alveollerin içinde sürfaktan adı verilen özel bir madde salgılanır. Bu madde alveollerin yüzey gerilimini azaltarak esnemesini sağlar ve solunumu kolaylaştırır. Ayrıca sürfaktan, alveollerin birbirine yapışmasını önler ve fazla su kaybını engeller.

İnsanda sağ akciğer 3 loblu, sol akciğer ise 2 lobludur. Bunun nedeni kalbin solda yer almasıdır. Akciğerlerin etrafını plevra denilen iki katlı bir zar sarar ve arası plevra sıvısı ile doludur. Bu yapı, akciğerleri korur ve solunumu kolaylaştırır.

Soluk alma sırasında diyafram kası kasılarak düzleşir ve kaburgalar arası kaslar kasılarak göğüs kafesi genişler. Göğüs boşluğu genişleyince akciğerlerin hacmi artar, içindeki basınç azalır ve atmosfer basıncı daha yüksek olduğu için hava akciğerlere dolar.

Soluk verme sırasında ise diyafram gevşeyerek kubbeleşir ve kaburgalar arası kaslar gevşeyerek göğüs kafesi daralır. Akciğerlerin hacmi azalınca iç basınç artar ve hava dışarı verilir.

Önemli: Soluk alıp verme işleminin kontrolü beynin omurilik soğanı ve pons kısmı tarafından otomatik olarak yapılır. Bu sayede sen uyurken bile nefes almaya devam edersin!

Solunum Hızı ve Gazların Taşınması

Solunum hızını etkileyen çeşitli faktörler vardır. Kandaki $CO_2$ miktarının artması, kan pH'ının düşmesi, adrenalin ve tiroksin hormonlarının artması ve yükseklere çıkıldığında havadaki $O_2$ yoğunluğunun azalması solunum hızını artırır.

Vücudumuzda solunum gazlarının taşınmasında hemoglobin adlı pigment görev yapar. Hemoglobin alyuvarların içinde bulunur ve protein ile demir mineralinden oluşur. Kana kırmızı renk veren de hemoglobindir.

Hemoglobin, oksijen ve karbondioksite karşı çok duyarlıdır. Ortamda hangi gaz fazla ise onu bağlar, diğerini bırakır. Bu özelliği sayesinde akciğerlerde oksijeni alıp dokulara taşır, dokularda ise karbondioksiti alıp akciğerlere taşır.

Akciğerlerden alınan oksijenin yaklaşık %98'i hemoglobine bağlanarak oksihemoglobin şeklinde taşınır. Geriye kalan kısmı ise kan plazmasında çözünmüş halde taşınır. Doku kılcallarında karbondioksit miktarı arttığında kan pH'ı düşer ve hemoglobin oksijeni bırakır. Bu olaya Bohr etkisi denir.

Harika bir bilgi: Vücudundaki her bir alyuvar yaklaşık 250 milyon hemoglobin molekülü taşır ve her hemoglobin molekülü 4 oksijen molekülünü bağlayabilir. Bu, inanılmaz bir taşıma kapasitesi demektir!

Karbondioksitin Taşınması

Dokulardan kana geçen karbondioksit üç farklı şekilde taşınır. Yaklaşık %7'si kan plazmasında çözünmüş olarak, %23'ü hemoglobine bağlı olarak karbominohemoglobin şeklinde ve en büyük kısmı olan %70'i ise bikarbonat iyonları $HCO_3^-$ şeklinde taşınır.

Bikarbonat iyonları şeklinde taşınma sürecinde, karbondioksit önce alyuvarın içinde su ile birleşerek karbonik asit oluşturur. Bu reaksiyonda karbonik anhidraz enzimi görev yapar. Oluşan karbonik asit, hidrojen iyonu $H^+$ ve bikarbonat iyonuna $HCO_3^-$ ayrışır.

Bikarbonat iyonları kan plazmasına geçer ve akciğer kılcallarına taşınır. Akciğerlerde bu süreç tersine işler ve karbondioksit serbest kalarak soluk verme ile dışarı atılır. Açığa çıkan hidrojen iyonları ise hemoglobine bağlanarak taşınır.

Bu karmaşık taşıma sistemi sayesinde vücudumuz etkili bir şekilde karbondioksiti uzaklaştırabilir ve kanın pH dengesini koruyabilir. Bu denge, hayati fonksiyonlarımızın sürdürülmesi için son derece önemlidir.

İlginç bir bilgi: Bir dakikada yaklaşık 12-20 kez nefes alıp verirsin ve her nefeste yaklaşık 500 ml hava solursun. Bu, günde ortalama 10.000-20.000 litre hava demektir! Vücudun ne kadar çalışkan değil mi?