SİNDİRİM, BOŞALTIM ve

OSMOREGÜLASYON SİSTEMİ

Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

1.Sindirim Sistemi Türleri

Omurgasız sindirim sistemleri torbalardan veya

tüplerden oluşur.

Cnidaria’lar ve yassı kurtlar da gastrovaskular boşluğu

yalnızca tek bir açıklıktan oluşan eksik bir sindirim

sistemi şeklindedir (Şekil 48.1).

Bunun tersine komple bir sindirim sistemi tek-yönlü

bir tüp şeklinde olup, ağızdan – anüse doğru yol alan,

sindirim organları içeren bir yapıdır.

Omurgalı sindirim sistemlerinde canlının diyetine bağlı olarak

şekillendirilen, şekillenmiş çok özel yapılar bulunur.

Gastrointestinal sistem ağız ve yutak ile başlar, yemek borusu,

mide, ince ve kalın bağırsaklarla devam eder, kloaka veya

rektum ve anüs ile sonuçlanır (Şekil 48.3).

Bu borusal yolun yapısında dört doku katmanı ayırt edilir.

Bunlar mukoza, submukoza, muskularis ve seroza

tabakalarıdır (Şekil 48.4).

2. Ağız ve Dişler: Gıdanın Yakalanması ve Parçalanması

Omurgalı dişleri aldıkları farklı gıda maddeleri tiplerine

uygundur.

Kuşlarda diş yoktur. Ancak yiyecek ile aldıkları küçük çakıl

taşlarını öğütmek için bir taşlık vardır.

Memelilerin dişleri kendi beslenme alışkanlıklarını yansıtır ve

ona uygun adaptasyon gösterir (Şekil 48.6).

Ağız boşluğu yemeğin ilk işlendiği ve yendiği yerdir.

Tükürük bezlerinden salınan tükürük yardımıyla, gıda nemlendirilir.

Tükürüğün içeriğinde yer alan amilaz ile ve çiğneme hareketi

yardımıyla, nişasta ve besin parçalanarak sindirim başlar.

Yutkunma, bir kez başladı mı istemsiz olarak devam eder (Şekil 48.7).

3. Özofagus ve Mide: Sindirim Erken Safhaları

Yemek borusu kas kasılmaları yardımı ile yemeği mideye taşır.

Ritmik kas kasılmaları ve rahatlamadan oluşan bu işleyiş, Peristaltik

hareket (peristaltism) adını alır.

Gıdayı mide doğru iten bu hareket ile gıda mideye gelir.

Mide; besinleri asidik olarak parçalayan bir "tutma istasyonu" gibi

görev alır.

Mide’de, hidroklorik asit bulunur ve bu vasıtayla yiyeceklerin bağlarını

ve yapısını bozar.

Gıda da yer alan proteinlerin bağları aktif bir proteaz yardımıyla

değişime uğratılır pepsinler, pepsinojene dönüştürülür.

Mide suyu ve besin karışımı, kimüs (Chyme) adını alır.

Bu şekilde pilor sfinkter boyunca ilerler ve ince bağırsaklara gelir.

•İnce bağırsakların yapısı, sindirim ve besin alımı için

uzmanlaşmıştır.

•İnce bağırsak yüzey alanı, parmak benzeri çok sayıda

villuslar ile kaplıdır (Şekil 48.10).

•Duodenum ise pankreas ve karaciğer sindirim

salgılarının döküldüğü bir barsak kısmıdır.

•İnce barsaklar da sindirimde kullanılan diğer salgıları

salgılayan organlar ise tükürük bezleri, pankreas,

karaciğer ve safra kesesidir (Şekil 48.11).

Pankreas sindirim enzimler ve bikarbonat salgılar, karaciğer safra salgılar ve salgıyı

safra kesesinde depolar.

Safra’nın görevi küçük damlacıklar halindeki yağları dağıtmaktır.

Emilen besinler kan veya lenf kılcal damarları yardımıyla taşınır.

Kan dolaşımına geçen amino asitler ve monosakkaritler; epitel hücrelerine aktif

taşıma ile veya kolaylaştırılmış difüzyon tarafından ulaştırılır (Şekil 48.12).

•Yağ asitleri ve monogliseridler basit difüzyon ile epitel hücreleri

içine alınırlar.

•Onlar yağ damlacıkları şeklinde lenfatik sistemde bulunurlar.

•Bu moleküller kana geçtiğinde hepatik portal ven yoluyla

karaciğere taşınırlar.

•Kalın bağırsağın görevi ise, sindirimden sonra kalan atık madde

ve posaları ortadan kaldırmaktır.

•Kalın bağırsak, bu aşamalardan geçip gelmiş olan yığındaki kalan

suyu emer ve atık malzeme yığınlarını rektuma iletir.

5.Omurgalı Sindirim Sistemleri İçinde Görülen

Varyasyonlar

Geviş getiren hayvanlar (=Ruminantların) yedikleri besinleri

tekrar ağızlarına getirerek yeniden çiğneyebilirler.

Bu tür hayvanların dört odacıklı mideleri vardır.

Bunlar, işkembe bökenek (=retikulum; ağ yapı, ağcık)

şirden(=omasum) ve kırkbayır (=abomazum)’dan oluşur.

Yiyecekler başlangıçta, fazla çiğnenmeden, işlenmeden

işkembeye alınır.

Oradan yeniden çiğnemek için ağıza geri getirilir.

Ön mide denilen bu kısım fermantasyonda olan birçok kez

evrim geçirmiş bir bölgedir.

Bu evrim basamaklarında bu ön mide bölgesinin alanı

büyümüş mikrobiyal fermantasyon için birçok türlerde evrim

geçirmiştir.

Bazı otçul ama bu grupta olmayan canlılarda aynı bölgede

lizozim değişiklikleri gelişmiştir.

Geviş getirenlerden farklı diğer otçul canlılar da farklı

(=alternatif) sindirim yapıları ve stratejileri görülür.

Bazı otçul hayvanlar, mide ötesinde bulunan çekum adı

verilen, barsakların girişinde ve/veya içinde yer alan farklı

mikroorganizma türleri yardımıyla selülozu sindirirler.

6. Sindirim Sisteminin Nöral ve Hormonal Düzenlenmesi

•Gastrointestinal sistemin faaliyetleri sinir ve endokrin sistemler tarafından

koordine edilir.

•Duodenal hormonlar duodenuma kimüs (Chyme) geçişini düzenlerler.

•Yüksek yağ içeriğine sahip kimüs kolesitokinin (Cholecystokinin; CCK)

ve gastrik inhibitor peptit salınımını (Gastric inhibitory peptide,GIP)

uyarır.

•Düşük kimüs pH’sı salınımını daha da uyarır.

•Buna karşılık, CCK salınımını, pankreas enzimlerini ve safra’yı uyarır.

•Salınımın olması da bikarbonat miktarını artmasını uyarır.

7. Yardımcı Organların Fonksiyonu

Karaciğer, canlının iç dengesini korumak için kimyasal değişiklikler

yapar.

Karaciğer’in yaptığı bu düzenleme görevine, detoksifikasyon, steroid

hormon düzenlenmesi, kan plazması içinde bulunan protein üretimi

ve seviyeleri düzenlenmesi dahildir.

Kan şekeri konsantrasyonları ayarlanması en önemli eylemlerden

biridir.

Bu düzenleme insülin ve glukagon ile sağlanır.

İnsülin kan şekerini düşürür ve glikojen depolarını artırır.

Glukagon ise kandaki glikoz miktarını arttırır ve dolayısıyla glikojen

kullanımını (parçalanmasını) artırır.

8. Gıdalardan Gelen Enerji, Enerjinin Harcanması, ve Temel Besinler

Canlının farklı aktiviteler için harcadığı efor metabolizma hızını artırır.

Bazal metabolizma hızının en düşük olduğu durum istirahat halinde

olduğu durumdur.

Canlının yaptığı her aktivite bir metabolik hız artışına yol açar.

Gıda alımı nöroendokrin sistemin kontrolü altındadır.

Gıda alımı, leptin ve insülin hormonu tarafından düzenlenir ve

enterogastron’lar ve nöropeptit tarafından kontrol edilir (Şekil 48.20).

Hayvanlar için temel besinleri vücut üretemez. İnsanlar, 13 vitamini, bazı

esansiyel amino asitleri, temel mineralleri ve belli bir oranda yağ asitlerini

vücudunda işleyebilir, diğer ihtiyaçları besin olarak almak durumundadır

(Tablo 48.2).

OSMOREGÜLASYON ve BOŞALTIM SİSTEMİ

1. Osmoregülasyon alınan ve kaybedilen suyun ve solusyonların

dengesi

Osmoz suyun çok yoğun ortamdan, az yoğun ortama pasif difüzyonuna

verilen isimdir (Şekil 44.2).

Hücrelerin su dengesi kazandıkları-elde ettikleri ve kaybettikleri su

miktarına bağlıdır, buna osmoregülasyon adı verilir.

Bu proses-işleyiş, canlı vücudunun içinde ki ve bulunduğu çevre şartlarına

bağlı olarak vücut dışındaki su akışı-döngüsüdür ve osmoz ile kontrol edilir.

Sıvı-su döngüsünde (Osmoconformers); sucul organizmalar genellikle

isoosmatik (iç-dış eş miktarda sıvı yoğunluğu) bir yapıya sahiptirler ve bu yapı

osmolarite (sıvı yoğunluğu-miktarı) ile ayarlanmaz.

Bu durum deniz ve tatlı su arasında göç ederek hayatını sürdüren kızıl somon

(Oncorhynchus nerka) balığı gibi örneklerde osmokonformasyon önemli bir

özelliktir (Şekil 44.3).

Deniz balıkları yoğun bir tuz solusyonu içinde oldukları için devamlı su kaybederler.

Dolayısıyla bu suyu yerine koymak için devamlı vücutlarına ağızdan deniz suyu alırlar.

Böylece içtikleri deniz suyunun içindeki tuzları sindirim sistemlerinde elemine ederler,

böbrekleri ve solungaçları vasıtasıyla vücutlarından uzaklaştırırlar.

Tatlı su balıklarında ise olay tam tersine işler.

Vucutları yoğun dış ortam seyreltik olduğu için devamlı vücut dışına su çıkarmaları gerekir.

Bu tür balıklarda ağızdan hiç su almazlar ve yüksek oranda su içeren idrar yardımıyla

vücutlarındaki fazla suyu uzaklaştırırlar (Şekil 44.4)

Tersine, osmoregülasyon su alımını ve kaybını, özellikle hipoosmotik (hypoosmotic) ve

hiperosmotik (Hyperosmotic) ortamlarda göreceli olarak, yani en dengeli olacak şekilde

düzenler (Şekil 44.2).

Karasal hayvanlarda su kaybı ise salgı organlarının yardımıyla korunmaya çalışılır.

Bazı durumlarda su kaybı karasal hayvanların hayatını tehdit edecek duruma gelebilir.

Kalıcı bir su kaybı söz konusu olacaksa bazı hayvanlar buna adapte olurlar ve anhidrobiyoz

(Anhydrobiosis) adı verilen uyku (Dormansi) haline geçerler.

Bu durumda örneğin; su ayıları (tardigrade), sulu ortamlarda vücudunda yer alan yaklaşık %85

oranındaki suyu, su sıkıntısı olan durumlarda %2’nin altına indirebilir (Şekil 44.5)

Canlıda kaybedilen sıvıların geri

kazanılması ve /veya düzenlenmesi epitel

dokusunu oluşturan, epitel hücreleri

tarafından kontrol edilebilir/edilir.

Örneğin bilinen yegane deniz suyu içer

kuş olan martılarda, tuz düzenlenmesi

çok uzun yıllar araştırılmıştır.

Alınan fazla tuzun çok az bir kısmının

idrarla uzaklaştırıldığı, büyük kısmının

ise sodyum-klorür (NaCl) şeklinde nasal

(burun) akıntı olarak uzaklaştırıldığı

tespit edilmiştir (Şekil 44.6).

2. Canlılarda oluşan azotlu atıkların filogenetik ile

bağlantılı olarak farklılığı

Protein ve nükleik asit metabolizması sonucunda genellikle azot bazlı atıklar

oluşur.

Canlı gruplarında karşımıza üç farklı azot atığı çıkar.

Bunlar; amonyak, üre ve ürik asittir (Şekil 44.7).

Canlıların çoğunda bu atıkları amonyak formunda vücudundan uzaklaştırır.

Memeliler ve yetişkin amphibia grubu amonyağı daha az zehirli olan üre haline

çevirerek vücutlarından uzaklaştırırlar.

Bu durum aynı zamanda minumum su kaybı demektir.

Böceklerde, sürüngenlerin çoğunda ve kuşlarda amonyak, üre gibi çok az su

içeren, geri kazanımı zor bir atık olan ürik aside çevrilerek vücuttan atılır.

Hayvanlarda görülen bu faklı azotlu atıklar canlıların

evrimsel tarihlerine ve çevrelerine bağlı olarak değişir.

Atıkların miktarındaki değişkenlik ise hem

hayvanların kendi vücutlarındaki enerji

metabolizması, yani anabolizma-katabolizma miktarı

ile hem de beslenme şekline bağlı protein miktarına

bağlı olarak düzenlenir.

3. Boşaltım sistemlerindeki

çeşitlilik, tübüler yapılarında

yer alan farklılıklara bağlı

olarak ortaya çıkar.

Hayvanlarda karşımıza çıkan boşaltım

sistemlerinden çoğu dört basamakta çalışır.

Bunlar;

1.Filtrasyon (Filtration, Filtrasyon)

2.Reabsorbsiyon (Reabsorbtion, Yeniden

emilim)

3.Sekresyon (Secretion, Salgılama)

4.Ekskreyon (Excretion, Atılma) adını alır.

Omurgasızlar içinde yassı kurtlarda protonefridia (Protonephridia)

(Şekil 44.9), toprak solucanlarında metanefridia (Metanephridia)

(Şekil 44.10) ve böceklerde Malpighi tüpleri yer alır (Şekil 44.11).

Vertebratlarda, böbrekler hem osmoregülasyonu hem de boşaltım

işlevini yerine getirirler (Şekil 44.12).

Boşaltım tübülleri [Nefronlar ve toplayıcı kanallar (Collecting

ductus) dahil olmak üzere] ve kan damarları memeli böbreklerinde

paketlenmiş şekilde yer alır.

Kan damarlarındaki basıncın gücü ile sıvılar kan damarlarından,

glomeruluslara itilirler, oradan Bowman kapsülü (Bowman’s Capsule)

lümenine geçerler.

Yeniden emilmeyi ve salgılanmayı takiben, filtre edilir ve toplayıcı

kanallar vasıtasıyla toplanırlar.

Üreter ile ürin halinde renal pelvisten, idrar kesesine (Mesane,

Urenary Bladder) aktarılırlar.

4. Nefronlar, kan filtrasyonu ve onun adım adım

işlenmesi ile organize olurlar/görev yaparlar.

Böbreğin yapısını oluşturan temel unsura nefron (Nephron)

adı verilir (Şekil 44.13).

Nefron içinde seçici salınım ve geri emilim yapabilen proksimal

tüpler (Proximal tubules, inici kollar) sadece suyu dokular

arasına geçiren, tuzları ise geçirmeyen yapıya sahip tüplerdir.

Bunlara inici kollar adı da verilir.

Buradan Henle kulbu (Henle loop)’na gelen tuz içeriği yüksek sıvı,

oradan çıkıcı kollar da denilen distal tüplere (Distal tubules, çıkıcı

kollar) geçerler.

Bu aşamada da sadece eriyebilen/çözülebilen tuzlar dokulara geçilir.

K+ ve NaCl tuzları canlı için önemlidir.

Bu sırada kanallarda tuz miktarı ayarlanır (Şekil 44.14).

Memelilerde, Henle kulbu’nun görevi bir sıvı akımı ayarlayıcı ve

düzenleyicisi gibidir.

Aynı zamanda böbrek içinde kalan tuz konsantrasyonunu da kontrol eder.

Kanallarda biriken ürenin çıkışı ile böbrekteki su derecelenmesi

ayarlanır ve kontrol edilir.

Doğal seleksiyona bağlı olarak, çeşitli

vertebratlarda nefronların şekli ve fonksiyonu

bu hayvanların yaşadığı çevre şartlarına bağlı

ortaya çıkan osmoregülasyon ihtiyacına göre

şekillenir.

Örneğin, çölde yaşayan hayvanlarda

boşaltımda minumum miktarda su kaybı

(hiperosmotik) gözlenirken (Şekil 44.16),

nemli bölgelerde yaşayan canlılarda daha

sulu (hipoosmotik) bir boşaltım yapısı

gözlenir (Şekil 44.15).

Bunun sebebi; çöl hayvanlarının böbreğinde

Henle kulbu’nun, renal medulla’nın daha

derinlerine inmesi diğerlerinde ise daha kısa ve

yüzeyde olması ile ayarlanır

5. Böbrek fonksiyonlarını düzenleyen hormonal döngüyle

su dengesi ve kan basıncı ayarlanması

Kanda su miktarı arttığında, Hipofiz bezinin arka kısmından salınan antidiüretik

hormon (Antidiuretic hormone, ADH) kandaki bu fazla su miktarını dengeye

getirmek için, böbrek kanallarında ki geçirgenliği arttırarak kanallarda daha fazla su

toplanmasını uyarır (Şekil 44.18).

Bu daha fazla su alınmasını uyaran

sistemi de epitel hücrelerinde yer

alan Aquaporin kanallarını açarak

gerçekleştirir (Şekil 44.19).

Kan basıncı veya volumü değiştiği

zaman beyinden, arterlere

uyartıları getiren sinirler vasıtasıyla

tespit edilir.

Bu durum da jukstaglomerular

yapılar (juxtaglomerular

apparatus), renin salgılar.

Aquaporin kanallarının doğru çalışmamasının şeker hastalığında

(Diabet) görülen aşırı su tüketimi üzerine etkisi olduğu düşünülmüştür.

Bu amaçla; kurbağa oositleri üzerinde aquaporin kanal protein

genleri üzerinde mutasyonlar oluşturulmuştur.

Böylece oosit hücrelerinde kontrolsüz su alımı olduğu gösterilmiştir

(Şekil 44.20).

Bu durumda anjiotensin II (Angiotensin II), renine cevap

olarak salınır.

Bu durumda arterioller (Atar damarlar) kan akışı hızlanır ve

bunu tetikleyecek olan Aldesteron (Aldosterone) hormonu

salınır.

Böylece kan basıncı arttırılır ve renin salınımı azaltılır.

Bu renin- angiotensin-aldesteron sistemi (renin-

angiotensin- aldosterone system) ADH uyarımları ile kendini

tekrar ederek atrial natriuritik peptit sistemi vasıtasıyla

düzenlenir (Şekil 44.21).

Kaynaklar Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell,

Jane B. Reece, Unit 7, Part:44, p: 970-994 Pearson Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco, CA 94111.

Biology / 9th ed (2008)Peter H. Raven George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer, Chapter 48, p:981-1001. The McGraw-Hill Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New York, NY 10020.