Solunum
12 Temmuz 2007
SOLUNUM
En basit tanımıyla, bir canlının oksijen alıp karbondioksit vermesidir. Bitkiler ve hayvanlar oksijen almadan yaşayamaz. Çünkü yaşamın temeli olan bütün biyokimyasal süreçler için enerji gerekir; bu enerjinin kaynağı da hücrelerde depolanmış olan besinlerin yanması, yani oksijenle birleşerek parçalanmasıdır. Bu parçalanma sırasında, besin moleküllerinde bağlı olan kimyasal enerji serbest kalarak açığa çıkar. Bu olay, tıpkı yanan bir odun parçasının ısı ve ışık yayması gibi enerji veren bir tepkimedir. Demek ki, solunumu yalnızca oksijen-karbondioksit alış verişi olarak değil, bitkilerin ve hayvanların temel enerji kaynağı olan daha karmaşık bir süreç olarak düşünmek gerekir. Canlı ile dış ortam arasında gaz alışverişini sağlayan soluma ya da soluk alıp verme bu sürecin yalnızca bir aşamasıdır; öbür aşaması ise alınan oksijenin bütün hücrelere taşınmasını ve hücrelerdeki bir dizi tepkime sonucunda, besinlerde depolanmış olan enerjinin açığa çıkmasını içerir. Vücuttaki her hücre yaşam süreçlerinde bu enerjiyi kullanacağından, oksijensiz kalan hücreler hemen ölür.
Karbonhidratlar, yağlar ve proteinler gibi besin maddeleri karbon ve hidrojen atomları içerdiğinden, bu bileşikler ile oksijen arasındaki tepkime sonucunda su ve karbondioksit oluşur. Su bütün canlılar için gereklidir; ama karbondioksidin dokularda birikerek belirli bir düzeyi aşması zehirlenmeye yol açabilir. Bu yüzden solunumun son aşamasında hücrelerde oluşan karbondioksidin vücuttan dışarı atılması gerekir.
En basit canlılarda bile solunuma rastlanabilir; ama bu işleve uyarlanmış özel solunum sistemi yalnızca insana ve gelişmiş hayvanlara özgüdür. Örneğin insanın solunum sistemi akciğerler gibi solunum organları ile temiz havanın akciğerlere dolması ve kirlenmiş havanın aynı yoldan dışarı atılmasını sağlayan burun, boğaz ve soluk borusu gibi solunum yollarından oluşur.
OKSİJENLİ SOLUNUM
Besin moleküllerindeki enerjinin hücrelerde oksijen kullanılarak açığa çıkarılmasına oksijenli solunum denir. Canlıların çoğu oksijenli solunum yaparlar. İnsanlar, hayvanlar, bitkiler, bakteriler ve mantarlar. Sonunda besinler oksijenle birleşerek su, karbondioksit ve enerji oluştururlar. Bir molekül glikozundan (C6 H12 O6) 38 ATP enerji elde edilir. Oksijenli solunum, gelişmiş yapılı hücrelerin mitekondrisinde , basit yapılı hücrelerin ise stoplazmasında gerçekleşir. Oksijenli solunumda önce stoplazmadaki özel enzimlerin etkisiyle glikozun kimyasal bağları kopmaya başlar ve organik moleküller oluşur. Bu moleküller mitekontriden geçer ve buradaki özel enzimler ile karbondioksit ve hidrojene kadar ayrışırlar. Ayrıştırılan karbondioksit zararlı bir atıktır ve vücuttan dışarı atılması gerekir. Bunun için canlıların özel solunum organları bulunur.
Akciğer: Karada yaşayan omurgalılarda bulunur.
Örn: Ergin kurbağalar, memeliler ve kuşlar.
Kuşların ve bütün memelilerin solunum sistemi insanınkiyle hemen hemen aynıdır. Hava genellikle burundan girer, boğazın üst bölümündeki yutaktan geçip soluk borusuna iner ve akciğerlere ulaşır. Havadaki oksijenin kana geçip, kandaki karbondioksidin havaya geri verilmesi akciğerlerde gerçekleşir. Böylece, karcondioksit yüklenmiş olan hava aynı yollardan geçerek dışarı atılır.
Soluk alırken akciğerlere dolan havada yaklaşık %20 oksjen ve çok düşük oranda karbondioksit vardır. Verdiğimiz solukta ise oksijen oranı %16`ya düşmüş, buna karşılık karbondioksit oranı %4`ü bulmuştur. Ayrıca, akciğerlerin nemli ortamından geçerken bol miktarda su buharı yüklenmiştir. Soğuk havalarda, soluğumuzdaki bu su buharı hava ile karşılaştığı anda yoğunlaşarak minik su damlacıklarına dönüşür. Kışın soluk verirken ağzımızdan “buhar” çıkmasının nedeni budur.
Bütün bu solunum süreci, dış ve iç solunum olarak iki ayrı bölümde incelenebilir.
Solungaç : Su hayatına uyum sağlayan canlılarda bulunur.
Örn: Balıklar, kabuklular.
Balıklar, yumuşakçalar ve kabuklular gibi suda yaşayan hayvanlar da solungaç denen özel solunum organları bulunur. Balıkların solungaçları genellikle iki yay arasına gerilmiş saçak saçak ipliklerdan ve kan damarlarından oluşan sık dişli bir tarağı andırır. Bu bir çift organ hayvanın yutak boşluğuna yerleşmiş ve başın iki yanındaki solungaç kapaklarıyla dıştan gizlenmiştir. Balık suyu ağzıyla alır ve solungaçlarından geçirerek dışarıya atar. Solungaçlardaki kan damarları, suda çözünmüş olan oksjeni emip kandaki karbondioksidi suya verir. Böylece kan bütün vücuda pompalanırken, taşıdığı oksijeni de dokulara bırakır.
Trakeler: Karada yaşayan eklem bacaklılarda bulunur.
Böceklerin ve örümceklerin ise oldukça sert ve sağlam bir kabukla örtülüdür. Bu koruyucu örtü tehlikelere ya da saldırılara karşı bir kalkan görevi görür, ama ne yazık ki oksijenin deri yoluyla vücuda girmesini de engeller. Bu nedenle gövdelerinin her yanında, özellikle karın bölgesinde çok sayıda soluk deliği bulunur. Bu küçük deliklerden herbiri trake denilen bir soluk borusunun dışarıya açılan penceresidir. Bu borular gövdenin içinde dallanarak bütün dokulara uzanır. Böylece, deliklerden giren hava trakelerden geçerken, içindeki oksijen bu boru duvarlarından emilerek dokulara alınır; karbondioksit de ters yönü izleyerek dışarı atılır.
Deri: İnce ve nemli derisi olan canlılarda.
Örn: Solucan, yılan
Küçük ve basit yapılı hayvanlarda solunum organları olmadığı için, dış ortam ile canlı arasındaki gaz alışverişi doğrudan deri yoluyla yapılır. Örneğin, tek hücreli hayvanların n basit üyesi olan ve minicik bir pelte damlasını andıran amip suda yaşar. Suda çözünmüş olan oksijen incecik hücre zarından içeriye girerek, hücrenin gereken bölümlerine kendiliğinden ulaşır. Yanma sonucunda oluşan karbondioksit de aynı yoldan dışarıya atılır. Deri solunumu denen bu basit solunum biçimine süngerlerde, deniz analarında ve bazı solucan türlerinde de rastlanır.
Oysa daha büyük hayvanlarda, genellikle bu kadar ince olamayan deriden oksijen yeterince emilemez; emilse bile, büyük boyutlardaki gövdenin her yanına kendi kendine ulaşması olanaksızdır. Bu yüzden, oksijeni solunum organından alıp vücudun bütün hücrelerine taşıma görevini kan dediğimiz özel bir sıvı üstlenir. Örneğin yer solucanlarında, deri yoluyla alınan oksijen kana karışarak bütün öbür hücrelere taşınır; hücrelerden alınan karbondioksit de gene kan aracılığıyla deriye ulaştırılarak buradan dışarı atılır.
Yapraklar: Bitki tarafından fotosentez yoluyla yapılan solunum çeşididir.
Bitkilerin solunumu da temel olarak insanın ve bütün gelişmiş hayvanların solunumuna benzer. Bu canlılarda da solunumun amacı oksijeni dokulara alıp, besin maddelerini yakarak gerekli enerjiyi sağladıktan sonra karbondioksidi dışarı atmaktır. Ne var ki bitkiler hayvanlardan farklı olarak, havanın oksijenini almadan ve dışarıya karbondioksit vermeden de solunum yapabilirler. Bu ayrıcalığın nedeni bitkilerin fotosentez yeteneğidir. Bilindiği gibi bitkiler, havadan aldıkları karbondioksit ile topraktan aldıkları suyu birleştirerek şeker ve nişasta gibi karbonhidarlar ile oksijene dönüştürürlür. Fotosentez denen bu özümseme sürecinde oluşan yüksek enerjili besinler dokularda depolanırken oksijen dışarı atılır.Solunum ise fotosentezle tam ters gelişen bir metobolizma olayıdır. Bu kez karbonhidratlar oksijenle birleşerek su ve karbondiokside parçalanır. Demek ki solunum tepkimelerinin son ürünleri fotosentezin ilk maddeleridir. Bu nedenle bitkiler, solunum artığı olan karbondioksidin büyük bölümünü fotosentezde kullanırlar. Ama bu olay yalnız gündüzleri geçerlidir; çünkü ışık enerjisine bağımlı olan fotosentez karanlıkta gerçekleşmez. Gündüz solunumunda karbondioksidin az bir bölümü dışarıya atıldığından, geçen yüzyıla kadar bitkilerin yalnızca geceleri solunum yaptığı sanılıyordu. Oysa hayvanlarda olduğu gibi bitkilerde de solunum gece ve gündüz sürer. Üstelik, serbest oksijenin bulunmadığı ya da yeterince alınamadığı durumlarda bile bitkiler, fotosentez sonucunda açığa çıkan oksijeni kendi dokularından alarak havasız ortamda da bir süre solunumlarını sürdürebilirler. Yeşil bitkilerin zorunlu olmadıkça başvurmadıkları bu yöntem, bakteriler ve mantarlar gibi bitkilere yakın olan daha basit yapılı canlılarda olağan bir süreçtir.
Kurbağalar ise hem deri, hem akciğer solunumu yapabilen ilginç hayvanlardır. Oksijeni deri yoluya alabilmesi için derinin sürekli nemli olması gerekir; bu yüzden kurbağalar daha çok su kıyılarında yaşar. Oysa akciğerleri de oldukça gelişmiştir. Soluk alırken çenelerinin altındaki kesecik balon gibi şişerek içindeki havaya akciğerlere gönderir; soluk verirken de bu kez akciğerlerden gelen hava keseye dolarak dışarı atılır.
OKSİJENSİZ SOLUNUM
Besin moleküllerindeki enerjinin oksijen kullanmadan enzimler yardımıyla açığa çıkarılmasına oksijensiz solunum denir. Oksijensiz solunum hücre stoplazmasında meydana gelir. 2 ATP lik enerji meydana gelir. Bu nedenle enerji tüketimi az olan maya mantarları, bazı bakteriler ve omurgalıların çizgili kas hücrelerinde oksijensiz solunum görülür.
Oksijensiz solunum sonucunda bütünüyle inorganik bileşiklerine ayrılmaz. Enerjinin çoğu yeni oluşan inorganik moleküllerin bağında kalır. Örn: hamur, yoğurt, turşu ve üzüm suyundan şarap elde edilmesi oksijensiz solunum sonucudur. Üzüm suyunda bulunan glikozu bazı bakteriler oksijensiz solunumla etil alkol ve karbonsioksite ayrıştırır. Bakteriler bu yolla yaşamsal etkinliklerini sürdürebilir ve üremeleri için yeterli enerjiyi sağlarlar.
OKSİJENSİZ SOLUNUM DENKLEMİ
OKSİJENLİ VE OKSİJENSİZ SOLUNUMUN ORTAK YANLARI
OKSİJENLİ VE OKSİJENSİZ SOLUNUMUN FARKLARI
Hücrenin mitekondri orgenaralin de olur.
Çok enerji üretilir.
Artık ürünler su ve karbondioksittir.
Bitki ve hayvanlarda görülür.
Bir molekül glikozdan 38 ATP üretilir.
Stoplazmada olur.
Az enerji üretilir.
Artık ürünler etil alkol ve karbondioksittir.
Basit yapılı canlılarda görülür.
Bir molekül glikozdan 2 ATP üretilir.
Kategori: Biyoloji