SOLUK ALIP VERME ve GAZLARIN TAŞINMA MEKANİZMASI

11.  SINIF ÜNİTE, KONU, KAZANIM VE AÇIKLAMALARI

11.1.5. Solunum Sistemi

Anahtar Kavramlar: Alveol, bronş, diyafram, gaz taşınımı, hemoglobin, solunum

11.1.5.1. Solunum sisteminin yapı, görev ve işleyişini açıklar.

b. Soluk alıp verme mekanizması şema üzerinde açıklanır.

11.1.5.2. Alveollerden dokulara ve dokulardan alveollere gaz taşınmasını açıklar.

SOLUK ALIP VERME MEKANİZMASI

Akciğerler kasılıp gevşeme özelliğine sahip değildir. Soluk alıp verme göğüs boşluğundaki basınç değişimi sonucu diyafram ve kaburgalar arası kasların kasılıp gevşemesi ve buna bağlı olarak da akciğer hacminin genişleyip daralması sonucu gerçekleşir.

- Yetişkin bir insan bir dakikada yaklaşık 12-18 kez soluk alıp verir. Enerji ihtiyacının fazla olduğu egzersiz gibi durumlarda bu sayı artar. Çocuklarda soluk alıp verme yetişkinlere oranla daha hızlıdır.

-Solunum hızı, kandaki karbon dioksit miktarına göre düzenlenir. Yani;

-Kandaki CO₂ artarsa, solunum hızı da artar.

-Kan pH'ı düşerse, solunum hızı artar.

-Atmosfer O₂’si düşerse, solunum hızı artar. (Kandaki oksijen miktarı değişimi, solunum hızını yok denecek kadar az etkiler.)

-Bu durum omurilik soğanındaki solunum merkezinin uyarılmasına neden olur. Omurilik soğanı önce kalp atışlarının daha sonra da nefes alışverişinin hızlanmasını sağlar. Kanda bulunan CO₂ hızla dışarı verilir ve kanın pH’ı normale döner.

SOLUNUM GAZLARININ TAŞINMASI

-Kanda solunum gazlarını taşıyan, protein ve metal iyonlarından oluşan solunum pigmentleri bulunur. Solunum pigmentlerine sahip olan canlılarda kan, renklidir. Bu pigmentler küçük derişim değişimi olduğunda O₂ ve CO₂ ile kolayca birleşip ayrılabildiğinden kanın solunum gazlarını tutma ve taşıma kapasitesini arttırır.

-İnsanlarda solunum pigmenti hemoglobindir. Alyuvarlarda bulunur.

-İnsandaki bir alyuvarda yaklaşık 280 milyon hemoglobin molekülü vardır. Bu durum kanın oksijen taşıma kapasitesini arttırır. Oksijen hemoglobinle taşınmamış olsaydı vücudumuzdaki kan miktarının 75 kat daha fazla olması veya 75 kat daha hızlı akması gerekirdi.

Kanın gaztaşıma kapasitesini artıran faktörler;

-Solunum pigmentlerinin alyuvar içinde bulunması

-Memelilerin olgun alyuvarların çekirdeksiz olması

SOLUNUM PİGMENTLERİNİN ORTAK ÖZELLİKLERİ

-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.

A. Oksijenin taşınması

-Alveollerden dokulara doğru taşınır.

-%98’i hemoglobinle oksihemoglobin (HbO₂) şeklinde, %2’si kan plazmasında çözünmüş olarak taşınır.

-Alveollerde O₂ basıncı fazla olduğu için hemoglobin CO₂’yi bırakıp O₂ bağlar ve HbO₂ oluşur.

- HbO₂ taşıyan kan önce akciğer toplardamarı ile kalbe, sonra dokulara gider.

-Dokularda CO₂ basıncı yüksek olduğundan, hemoglobin O₂’yi bırakır. CO₂’yi bağlar.

-Serbest kalan oksijen difüzyonla önce doku sıvısına, doku sıvısından da hücrelere geçer.

B. Karbondioksitin taşınması

-Dokulardan alveolere doğru taşınır.

-Hücresel solunum sonucu oluşan CO₂, difüzyon ile doku hücrelerinden doku sıvısına daha sonra da doku kılcal damarlarına geçer.

-Kanda CO₂’nin taşınması üç şekilde gerçekleşir.

1. Çözünmüş hâlde: Taşınan CO₂’nin yaklaşık %5-7’si kan plazmasında çözünmüş hâlde taşınır.

2. Karbominohemoglobin şeklinde (HbCO₂): CO₂’nin yaklaşık %15-20’si alyuvarlarda hemoglobin ile birleşerek karbominohemoglobin şeklinde taşınır.

-Bu birleşme ortamdaki CO₂ konsantrasyonuna bağlıdır. CO₂’nin fazla olduğu doku kılcal damarlarında bağlanma gerçekleşirken akciğer kılcal damarlarında tam tersi gerçekleşir. CO₂ hemoglobinden ayrılarak önce kan   plazmasına, daha sonra akciğere geçerek soluk verme ile dışarı atılır.

3. Bikarbonat şeklinde

-CO₂’nin büyük bir kısmı (%73- 80) ise alyuvarlar içinde su ile birleşerek karbonik asidi oluşturur.

-Karbonik asit kararsız olduğundan hemen hidrojen (H⁺) ve bikarbonat (HCO₃^- ) iyonlarına ayrılır.

-Hidrojen iyonları hemoglobin molekülüne bağlanır ve alveol kılcallarına kadar bu şekilde taşınır.

-Bikarbonat iyonları ise alyuvarlardan difüzyonla plazmaya geçerek taşınır.

- CO₂ bakımından zengin kan önce kalbe, kalpten de akciğerlere ulaşır. Akciğer kılcallarında kan plazmasındaki bikarbonat iyonları yeniden alyuvarlara girerek burada hemoglobinden ayrılan hidrojen iyonlarıyla birleşir ve tekrar karbonik asidi oluşturur.

Karbonik asit ise yine karbonik anhidraz enziminin etkisiyle H₂O ve CO₂’ye ayrışır.

-CO₂ alyuvarlardan çıkıp, difüzyon ile alveole oradan da soluk verme sırasında dışarı gönderilir.

SOLUNUMUN DENETLENMESİ

-Solunum refleksi omurilik soğanındaki solunum merkezinden kontrol edilir.

-Beyindeki solunum merkezi ise istemli solunumu kontrol eder. Örneğin bir nefesin tutulabilmesi gibi.

-Solunum hızını denetleyen temel faktör kandaki CO₂ oranıdır.

-Kandaki O₂ yoğunluğunun solunum denetleme merkezi üzerindeki etkisi çok azdır. Ancak atmosferdeki O₂ düzeyi aşırı düşük olursa (deniz seviyesinin çok üzerinde yüksek bölgelerde) solunum denetleme merkezi uyarılır ve soluk alıp verme hızı artar.

Solunumu etkileyen faktörler

-Kandaki CO₂ miktarının artması ile pH düşer. Bu durum omurilik soğanındaki solunum merkezini etkiler. Solunum merkezinden gelen impulslar kaburga kasları ve diyaframı uyarır. Soluk alışverişi hızlanır.

-Adrenalin ve tiroksin hormonu artışı da solunumu hızlandırır.

-Ortam sıcaklığının azalması solunumu hızlandırır.

-Ortamın basıncı arttıkça soluk alıp verme derinliği azalır.

-Yükseklere çıktıkça oksijenin kısmi basıncı azalır ve soluk alıp verme hızlanır.

HATIRLATMALAR

-Sağlıklı bir insanda soluk alıp verme sırasında gerçekleşecek değişimleri ifade eden grafikler:

-Yükseklere çıkıldıkça atmosferdeki oksijen oranı ve kandaki alyuvar sayısı arasındaki ilişkiyi gösteren grafik:

-Karbonmonoksit (CO) zehirlenmesi: Hemoglobinin CO ile bağ yapması O₂’ ye göre oldukça yüksektir. Solunan havada CO varsa hemoglobin, CO’e, O₂’den çok daha hızlı bağlanır. Fakat oksijen gibi kolayca ayrılamaz. Bu durumda doku ve hücrelere taşınan oksijen miktarı azalır. Buna CO zehirlenmesi denir.

-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 N₂ gazlarıdır.

SORU 1. (2023-AYT/FEN)

İnsanda dokulardan kana geçen karbon dioksit ile

ilgili,

I. Kan plazmasında çözünmüş hâlde taşınır.

II. Alyuvarlarda karbaminohemoglobin şeklinde

taşınır.

III. Hemoglobine bağlı bikarbonat iyonları (HCO₃^-) şeklinde taşınır.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I  B) Yalnız III C) I ve II

D) II ve III    E) I, II ve III

SORU 2. (2022-AYT/FEN)

 Bir fizyolog, insan kanındaki hemoglobinin oksijen

doygunluğunu etkileyen faktörler üzerine bir çalışma yapmış ve çalışma sonunda çizmiş olduğu grafiklerden birini aşağıdaki gibi göstermiştir.

Grafikteki I numaralı eğrinin, II numaralı eğri şeklinde değişikliğe uğramasına aşağıdaki olaylardan hangisi neden olmuş olabilir?

A) Egzersiz yapan bir kişinin dinlenme durumuna geçmiş olması

B) Spor yapmak isteyen bir kişinin yürüyüş bandında bir süre koşu yapması

C) Deniz seviyesinde yaşayan bir kişinin 1500 metre yüksekliğe çıkması

D) Yaşamını yüksek kesimlerde sürdüren bir kişinin deniz seviyesine inmesi

E) Normal solunumunu sürdüren bir kişinin oksijen tüpüne bağlanarak ilave oksijen alması   

SORU 3. (2014 – LYS2 / BİY)

Aşağıda, insanda soluk alma ve soluk verme sırasında gerçekleşen bazı olaylar verilmiştir.

Buna göre, bu olaylardan soluk alma sırasında gerçekleşenler, aşağıdakilerin hangisinde doğru sıralanmıştır?

A) 1 – 2 – 6 – 8

B) 5 – 2 – 3 – 7

C) 5 – 2 – 6 – 7

D) 7 – 2 – 3 – 4

E) 7 – 3 – 2 –5

SORU 4. (2016-LYS2/BİY)

Aşağıdakilerden hangisinin gerçekleşebilmesi için enerji harcanmaz?

A) Oksijenin alveollerden kana geçmesi

B) Paramesyumun sillerinin hareketiyle yer değiştirmesi

C) Sinir hücrelerinde impulsun iletilmesi

D) Ribozomlarda polipeptit sentezlenmesi

E) Glikozun hücre solunumunda yıkılması

SORU 5. (2013- LYS2 / BİY)

İnsanda akciğerlerle alınan oksijenin vücut hücrelerine taşınması sırasında meydana gelen;

I. doku kılcal damarlarındaki kanda karbondioksit miktarı arttığı için oksijenin hemoglobinden ayrılması,

II. alveollere dolan havadaki oksijenin difüzyonla akciğer kılcal damarlarına geçmesi,

III. oksijenin alyuvarlardaki hemoglobinle birleşerek oksihemoglobin oluşturması,

IV.plazmadaki oksijenin doku sıvısına geçtikten sonra difüzyonla hücrelere geçmesi,

V. oksijence zengin kanın kalpten vücuda pompalanması

olaylarının doğru sıralaması aşağıdakilerin hangisinde verilmiştir?

A) I, II, III, IV, V

B) II, I, III, IV, V

C) II, III, V, I, IV

D) III, IV, I, V, II

E) III, V, I, II, IV

SORU 6. (2011- LYS2 / BİY)

Normal bir insanda yoğun egzersiz sonunda gerçekleşen olaylar aşağıda verilmiştir.

I. Kan pH'sının düşmesi

II. Solunum merkezlerinin uyarılması

III. Hücrelerde oluşan karbondioksit miktarının artması

IV. Diyafram ve kaburgalar arası kasların uyarılması

V. Soluk alıp vermenin hızlanması

Bu olayların gerçekleşme sırası aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

A) I-II-V-III-IV          B) III-I-II-IV-V

C) III-IV-I-II-V          D) IV-I-II-III-V

E) IV-II-V-I-III

SORU 7. (2009- ÖSS / FEN-2)

Aşağıdakilerden hangisi solunum sisteminin sinirsel denetimine örnek olarak gösterilebilir?

A) Sigara dumanında bulunan karbonmonoksitin alyuvarların oksijen bağlama kapasitesini düşürmesi

B) Dalgıçların hızla yüzeye çıkmaları sonucunda kanda erimiş hâldeki azotun gaz hâline geçmesi

C) Kandaki karbondioksit miktarının artışına bağlı olarak soluk alıp vermenin hızlanması

D) Astım hastalarının alveollerinin daralması sonucu soluk alıp vermelerinin güçleşmesi

E) Yüksek yerlerde yaşayan insanların kanındaki alyuvar sayısının fazla olması

SORU 8. (2007 ÖSS)

Normal bir insanda yoğun bir egzersiz sonucunda aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?

A) Kandaki karbondioksit miktarının artması

B) Kan pH sının yükselmesi (Kanın bazikleşmesi)

C) Soluk alıp verme hızının artması

D) Dokulardaki oksijen miktarının azalması 

E) Hücrelerdeki ADP miktarının artması

SORU 9. (2002 ÖSS)

Bir sporcunun koşmaya başlamasından sonra,

I. soluk alıp-verme mekanizmasının uyarılması

II. dokularda CO₂ miktarının artması

III. kanda CO₂ miktarının artması

durumlarının, ortaya çıkışlarına göre sıralanışı aşağıdakilerden hangisidir?

A) I, II, III    B) II, I, III   C) II, III, I

D) III, I, II      E) III, II, I

SORU 10. İnsanda,

I. Oksijenin hemoglobinden ayrılması

II. Bazı yıkım ürünlerinin dış ortama atılması

III. CO₂’nin hemoglobinden ayrılması

olaylarından hangileri akciğerlerin görevidir?

A) Yalnız IB) Yalnız IIC) Yalnız III

D) I ve II     E) I ve III

 SORU 11.

 I.  CO₂ + H₂O →H₂CO₃ 

II. H₂CO₃ → H⁺+ HCO₃^-

III. H⁺+ HCO₃^- → H₂CO₃

IV. H₂CO₃ → CO₂ + H₂O

Yukarıda verilen tepkimelerden hangileri akciğer kılcallarında, hangileri doku kılcallarında gerçekleşir? 

CEVAPLAR ve ÇÖZÜMLERİ

1. Bikarbonat iyonları hemoglobine bağlanmaz. Kan plasmasında taşınır.

Cevap: C

2. II numaralı eğri şeklinde değişmesi için pH'nın düşmesi gerekir. Yürüyüş bandında bir süre koşu yapması kan krbondioksidini artırır. Bu da pH'ı düşürür.

Cevap: B

3.. 5 – Diyafram kasılır. 2 – Göğüs içi hacmi artar. 6 – Alveoldeki hava basıncı azalır. 7 – Solunum sistemine hava girer.

Cevap: C

 4. Solunum gazları (CO₂ ve O₂) her zaman difüzyon ile yer değiştirir. Enerji harcanmaz.

Cevap: A

 5. II. alveollere dolan havadaki oksijenin difüzyonla akciğer kılcal damarlarına geçmesi,

III. oksijenin alyuvarlardaki hemoglobinle birleşerek oksihemoglobin oluşturması,

V. oksijence zengin kanın kalpten vücuda pompalanması

I. doku kılcal damarlarındaki kanda karbondioksit miktarı arttığı için oksijenin hemoglobinden ayrılması,

IV.plazmadaki oksijenin doku sıvısına geçtikten sonra difüzyonla hücrelere geçmesi,

Cevap: C

 6.. III. Hücrelerde oluşan karbondioksit miktarının artması

I. Kan pH'sının düşmesi

II. Solunum merkezlerinin uyarılması

IV. Diyafram ve kaburgalar arası kasların uyarılması

V. Soluk alıp vermenin hızlanması

Cevap: B

 7.. Kandaki karbondioksit miktarının artışı kan pH'sının düşmesine neden olur. Buna bağlı olarak omurilik soğanı uyarılır soluk alıp verme hızlanır.

Cevap: C

 8. Normal bir insanda yoğun bir egzersiz sonucunda oluşan CO₂ kan pH'sının düşmesine neden olacaktır.

Cevap: B

 9. Gerekli enerji için önce oksijenli solunum ile dokularda CO₂ artar. Kana verilir. Kanda CO₂ miktarının artması ile soluk alıp-verme mekanizması uyarılır.

Cevap: C

 10. Solunum sonucu oluşan CO₂ akciğerler tarafından dışarı atılır. O₂’nin ve CO₂’nin hemoglobinden ayrılması ve birleşmesi bunların kısmi basıncına bağlı olarak kanda gerçekleşir.

Cevap: B

 11. Karbonik asit (H₂CO₃) oluşumu ve  

H⁺, HCO₃^- iyonlarına ayrılması doku kılcallarında, bu iyonların birleşerek karbonik asidi oluşturmaları, karbonik asidin de su ve CO₂ ‘yi oluşturması akciğer kılcallarında gerçekleşir.

Cevap: B