Solunum Sisteminin Yapısı ve Gaz Değişimi

Dış Solunum ve İç Solunum

Solunum sistemi, hücre metabolizması için gerekli oksijenin vücuda alınmasını ve metabolizma sonucu oluşan karbondioksidin vücuttan uzaklaştırılmasını sağlar. Solunum olayı iki aşamada gerçekleşir: dış solunum, akciğer alveolleri ile akciğer kılcal damarlarındaki kan arasında yapılan gaz değişimidir; iç solunum, doku kılcal damarlarındaki kan ile doku sıvısı ve hücreleri arasındaki gaz değişimidir.

Akciğer kılcallarındaki kan ile alveoller arasındaki solunum gazları difüzyonla değişir. Farklı canlılarda bulunan solunum yüzeylerinin ortak özellikleri şunlardır: birçok canlıda solunum organları zengin kan kılcallarıyla kaplıdır (gaz değişimini hızlandırır); solunum yüzeyinde gazlar daima kısmi basıncı fazla olan taraftan az olan tarafa hareket eder; solunum yüzeyleri birim zamanda daha fazla gaz değişimi için genişlemiştir; solunum yüzeyleri ince ve nemlidir.

Solunum Yolları

Solunum sistemi iki ana bölümden oluşur: Üst solunum yolları göğüs boşluğunun dışındaki yapılardan oluşur (burun, yutak, gırtlak). Alt solunum yolları göğüs boşluğu içinde kalan yapılardan oluşur (soluk borusu/trake, bronşlar, akciğerler).

Hava burundan girer, ağız ve burun boşluğu yutakta birleşir, yutaktan gırtlağa (larinks) iletilir, oradan solunum yoluna geçer. Soluk borusunun yapısında düz kas ve "C" harfi şeklinde kıkırdak halkalar bulunur; bu halkalar nefes alıp verme sırasında soluk borusunun aşırı büzülmesini engeller. Soluk borusu her iki akciğere giren iki bronşa ayrılır; bronşlar kıkırdak destekli hava iletim yollarıdır ve dallanarak akciğerin her tarafına uzanan daha küçük bronşiollere ayrılır.

Dinlenme hâlindeki bir insanda her nefeste akciğerlere giren/çıkan hava miktarına soluk hacmi denir; yetişkinde yaklaşık 500 ml'dir, bunun %70'i alveollere ulaşırken %30'u solunum yollarını doldurur ve alveollere ulaşamaz. Solunum yollarındaki hücrelerden salgılanan mukus, solunan havadaki mikroorganizmaları ve toz parçacıklarını yakalar; bazı hücrelerin yapısındaki siller tek yönlü çalışarak bu parçacıkları yutağa doğru iletir.

Akciğerler ve Alveoller

Solunum sisteminin esas organı akciğerlerdir; oksijen ve karbondioksit değişimi burada gerçekleşir. Sağ akciğer üç loblu, sol akciğer iki loblu yapıdadır. Akciğerlerin üzerinde iki katlı plevra zarı bulunur; bir zar akciğerleri, diğeri göğüs boşluğunu çevreler. İki zar arasındaki plevra sıvısı, zarların birbiri üzerinde kaymasını sağlar ve yüzey gerilimi oluşturarak akciğerlerin göğüs boşluğu duvarıyla birlikte hareket etmesini sağlar: göğüs boşluğu duvarı soluk alırken yukarı hareket ettiğinde, dıştaki plevra zarı da hareket eder, bu da plevra sıvısının yüzey gerilimi sayesinde içteki plevra zarını (ve akciğerleri) kendine doğru çeker, akciğerler şişer.

Akciğerlerin fonksiyonel birimleri alveollerdir — küçük, içi hava dolu keseciklerdir; sürekli açık ve bir miktar nemli kalmaları gerekir. Sürfektan, alveollerin iç yüzeyinde bulunan ve alveol içindeki yüzey gerilimini azaltan bir maddedir; su moleküllerinin birbirini çekmesini engelleyerek alveollerin tamamen kapanmasını önler, akciğerin şişmesi için daha az hava basıncına ihtiyaç duyulmasını sağlar.

Alveolleri oluşturan tek katlı epitellerin etrafı gaz değişiminin gerçekleştiği kılcal damarlarla çevrilidir. Atmosferden alınan havadaki oksijenin kısmi basıncı alveol kılcallarındaki oksijenin kısmi basıncından yüksek olduğundan, oksijen alveollerden kana difüzyonla geçer; alveol kılcallarındaki karbondioksitin kısmi basıncı alveol içindekinden yüksek olduğundan, karbondioksit kandan alveol boşluğuna difüzyonla geçer.

Özet

• Solunum, akciğer-kan arasındaki dış solunum ve doku-kan arasındaki iç solunum olmak üzere iki aşamada gerçekleşir; solunum yüzeyleri ince, nemli, geniş ve kılcal damarlarla zengin olacak şekilde gaz değişimine uyum sağlamıştır.
• Solunum sistemi üst yollar (burun, yutak, gırtlak) ve alt yollar (soluk borusu, bronş, akciğer) olarak ikiye ayrılır; soluk borusundaki kıkırdak halkalar büzülmeyi önler, mukus ve siller solunan havayı temizler.
• Akciğerlerin fonksiyonel birimi alveollerdir; sürfektan alveollerin kapanmasını önler; alveol-kılcal damar arasındaki O₂/CO₂ değişimi, gazların kısmi basınç farkına bağlı difüzyonla gerçekleşir.