Yaşamsal Hiyerarşinin Organizasyonu Homeostazis ve Temel ......2020/05/01 · Yaşamın...

AEA | Fizyoloji Ders Notları | www.ahmetemreazakli.com

1

Yaşamsal Hiyerarşinin Organizasyonu

Homeostazis ve Temel Vücut Sistemleri

Fizyoloji Nedir ? Yaşamın başlangıcı, gelişimi ve ilerlemesinden sorumlu olan

fiziksel ve kimyasal mekanizmaları açıklama yolları arayan bilimdir. Her yaşam

biçiminin kendine özgü işlevsel özellikleri vardır: Virüsler, bakteriler, insanlar,

bitkiler… Bu nedenle fizyoloji bir çok alt dala ayrılabilir. Temel amacı, canlı

organizmaların ve bölümlerinin işlevlerini anlamaktır.

Fizyoloji nelere cevap aramaktadır ? Yaşayan organizmaları oluşturan yapıların

ve organların işlevleri nelerdir ? Bu işlevlerle vücutta hangi değişiklikler meydana

gelir ? Meydana gelen bu değişiklikler, hangi sistemlerle canlının bütünlüğünü

korur ? Bu işlevler nasıl gerçekleşir ?

İnsan Fizyolojisi: İnsan vücudunun canlılığını sağlayan özgül nitelikleri ve

mekanizmaları açıklamaya çalışır. Vücutta karmaşık kontrol sistemleri bulunur ve

bu sistemler sayesinde hayatta kalırız. Aç insan, yiyecek arar. Korkan insan,

sığınak arar. Üşüyen insan, sıcak bir ortam arar. Algılayan, hisseden ve bilgili

varlıklarız. Bu özel nitelikler sayesinde yaşamın mümkün olamayacağı çok değişik

koşullar altında bile yaşayabiliriz. (Adaptasyon)

Fizyoloji bilimi, vücudun değişik bölümlerinin işlevlerini tüm işleyişi anlayabilecek

şekilde bütünleştirmeye çalışır. Yani aslında vücutta dağınık yerleşmiş birçok

organın karşılıklı etkileşimi ile ilgilenir. Örneğin tatlı yiyen bir insanın kan şekeri

yükselir. Bu durumda kan şekerini düşürmek üzere hangi yapılar birlikte çalışır ve

nasıl çalışır ? İnsan vücudunun canlılığını sağlayan özgül niteliklerin ve

mekanizmaların ortaya çıkartılması hedeflenir. Bu sayede hayatta kalmamızı

sağlayan karmaşık kontrol sistemleri anlaşılır.

Fizyologlar; organizmanın değişik bölümlerinin çalışması ile elde edilen bilgilerin

tüm vücudun işlevleriyle ilişkisini araştırırken, diğer tüm bilim dallarından da

(Histoloji, biyokimya, anatomi vb.) yararlanır.

Vücudun temel canlı birimi hücredir.

Yaşamın hiyerarşik organizasyonu 6 evrede gerçekleşir:

‘Kimyasal evre → Hücreler → Dokular → Organlar → Organ sistemleri →

Organizma’


2

Yapısal hiyerarşinin en alt basamağı kimyasal düzeydir. Bu düzeyde atomlar,

daha büyük yapıları (Su, protein vb. moleküller) oluşturmak üzere birleşirler.

Moleküller sırayla özgün şekillerde birleşerek hücrelerin temel bileşenleri olan

organelleri oluştururlar.

Kimyasal düzey → Hücresel düzey (Canlının en küçük yapı birimi, hücredir.) → Doku düzeyi.

(Ortak fonksiyona sahip benzer hücre grupları) [Epitel, kas, bağ ve sinir dokusu]

Epitel doku, vücut yüzeyini ve kavitelerin içerisini döşer. Kaslar, hareketi sağlar.

Bağ dokusu organları destekler ve korur. Sinir dokusu, sinyal iletimiyle vücut

içerisinde hızlı bir iletişim sağlar.

Doku düzeyi → Organ düzeyi = Organ, en az iki doku tipi içeren ve vücutta özgün

bir fonksiyonu olan bir yapıdır. Esasında çoğunlukla dört doku tipini de içerir. Her

organ, başka hiçbir organ tarafından yerine getirilemeyecek vücut için zorunlu

aktiviteleri yerine getiren benzersiz birer merkezdir.

Bir örnekle inceleyecek olursak, mideyi ele alabiliriz. Midenin iç yüzünü döşeyen

epitel dokuda sindirim enzimleri mevcuttur. Midenin duvarında mide içeriğini

karıştıran kas dokusu mevcuttur. Bağ dokusu, kas dokusunu güçlendirir. Mevcut

sinir lifleri, kasların daha güçlü kasılmasını sağlar. Ayrıca yine bu sinir lifleri

sayesinde, daha fazla sindirim enzimi üretilir. Sindirim aktivitesi arttırılmış olur.

1.Kimyasal Düzeyde Organizasyon: Atomlar, elementler ve moleküler düzeyde

gerçekleşir. Atom, bir kimyasal elementin karakteristik özelliğini taşıyan en küçük

parçasıdır. Her element, belirli bir atom çeşidini içerir. Atomlar, çok küçük

yapılardır. Bu cümlenin kapladığı aralıkta milyonlarca atom vardır. Atomların

atom altı parçacıkları vardır. Bunlar; proton, nötron ve elektrondur. Her proton

bir birim artı yük taşırken, her elektron bir birim eksi yük taşır. Nötron, elektriksel

olarak nötrdür. Tek bir atom elektriksel olarak nötrdür. Eğer bir ya da daha fazla


3

elektron kazanır ya da kaybederse, iyon haline gelir. Negatif yüklü iyonlara

anyon, pozitif yüklü iyonlara da katyon denir. Mineral elementlerin iyonik

formları suda çözündüklerinde elektriği iletebilirler. Bu nedenle elektrolitler

olarak isimlendirilirler. Örneğin; Tuz (NaCl) bileşiği suda çözündüğünde (+) yüklü

Na+ iyonu yani katyonu ile (–) yüklü Cl– iyonu yani anyonu oluşur. Na+ ve Cl–

iyonlarının tuzlu sudaki hareketi ile elektrik akımı iletilebilir. Aynı tür atomlardan

meydana gelen saf maddelere element denir.

Vücut kimyasal olarak incelendiğinde kütlenin % 99’u O2, C, H, N2, Ca ve P olmak

üzere altı elementten meydana gelir. (Oksijen %65, karbon %18, hidrojen %10, nitrojen

%3, kalsiyum %1,4 ve fosfor %1,1)

%96,3=Oksijen, karbon, hidrojen ve azot.

%3,7=Kalsiyum, fosfor, potasyum, kükürt, sodyum, klor, magnezyum.

Hücre içinde en çok bulunan elementler; potasyum, magnezyum, fosfor,

kalsiyum; hücre dışında en çok bulunan elementler ise sodyum ve klordur.

Vücuttaki kalsiyum ve fosfor atomlarının çoğu kemik dokunun katı bölümünü

oluşturur.

İz (Eser) elementler (Yaşamsal fonksiyonlar için gerekli olan elementler) ise

vücuttaki toplam atomların %0.01’inden daha azıdır: Bor, demir, iyot, bakır,

çinko, manganez, kobalt, krom, selenyum, silisyum, molibden, flor, kalay, silikon,

vanadyum, kurşun. İz elementler çok küçük miktarlarda da bulunsa, normal

büyüme ve işlevler için vazgeçilmezdir. Örneğin oksijenin kanda taşınması için

demir gerekir. İnsan tiroit bezinin normal işlevi için iyot çok önemlidir. Günlük

0.15 mg alınmalıdır. Yetersiz olursa tiroit bezi aşırı derecede büyür. (Guatr)

Doğal olarak bulunan bazı elementler, organizmalar için toksiktir. Örneğin

arsenik insanlarda çeşitli hastalıklara ve ölüme yol açar.

Canlıların Temel Bileşenleri

İnorganik bileşikler: Su, asit, baz, tuz, mineraller. Karbon, hidrojen ve oksijenin

üçünü birden bulundurmazlar. Vücutta üretilmezler. Dışardan hazır olarak

alınırlar. Vücutta yapıcı, onarıcı ve düzenleyici olarak görev alırlar. Organizmada

enerji kaynağı olarak kullanılmazlar.

Organik bileşikler: Karbonhidratlar, yağlar, proteinler, vitaminler, enzimler,

hormonlar, nükleik asitler, ATP. Yapısında karbon, hidrojen ve oksijenin üçünü

birden bulundururlar. Vücutta üretilebilirler.


4

Görevlerine Göre Canlıların Temel Bileşenleri

Enerji verici olanlar= Karbonhidratlar, yağlar, proteinler. (Kullanım sırasına göre

yazılmıştır.) Enerji verimi açısından çoktan aza doğru: Yağlar > Proteinler >

Karbonhidratlar.

Yapıcı-onarıcı olanlar= Proteinler, yağlar, karbonhidratlar, vitaminler, nükleik

asitler. (Yapı maddesi olarak kullanım sırasına göre yazılmıştır.)

Düzenleyici olanlar= Mineraller, proteinler, vitaminler.

Organik Bileşenler

Karbonhidratlar: Yakıt ve enerji depolarıdır. (Şeker ve nişasta)

Yağlar: Yapılarında yakıt depolarlar. Hücre zarının yapısına katılırlar. Hormonların

yapısına girerler.

Proteinler: Aminoasitlerden oluşurlar. Hücre ve dokuların önemli parçalarıdır.

Kimyasal reaksiyonları enzim ve katalizör olarak düzenlerler.

Nükleik Asitler: DNA ve RNA. DNA, genetik bilgiyi depolar, organizmanın şifresini

taşır. RNA, protein oluşturmak üzere aminoasitlerin biraraya getirilmesi için

DNA’daki şifrenin çözülmesinde rol oynar. Her hücre kalıtım bilgisi olarak DNA’yı

kullanır. Ökaryotik hücrelerin çoğunda en büyük organel çekirdektir. Çekirdek,

hücrenin DNA’sını içerir. DNA formundaki, kalıtımla geçirilen bilgi, yaşamın

sürekliliğini sağlar. Hücrelerin yeni hücreler oluşturmak üzere bölünmesi, çok

hücreli organizmalarda üreme, büyüme ve onarım işlemleri için temeldir.

Kromozomlar, hücrelerin kalıtım maddesini oluşturan DNA’nın yaklaşık hepsini

içerir. DNA, ebeveynlerden yavrulara bilgi aktaran kalıtım birimlerini oluşturan

genlerin maddesidir. Örneğin kan gruplarımızı ebeveynlerimizden kalıtımla

aldığımız belirli genler belirler. Her bir kromozom, çok uzun bir DNA molekülü

içerir. Bu uzun DNA molekülü boyunca yüzlerce ya da binlerce gen yer alır. Bu

genler, başta proteinler olmak üzere hücredeki diğer moleküllerin oluşturulması

için gerekli bilgiyi kodlar. Yapısal rollerin dışında, proteinler, hücrenin iş

yapmasından da sorumludur. Dolayısıyla bir hücrenin kimliğini oluştururlar.

Bir hücre, bölünme hazırlığı yapmaya başlayınca, kromozomların DNA’sı kendini

çoğaltır. Oluşan iki yavru hücrenin her biri, kalıtımla, ebeveyn hücreninkinin bir

eşi olan bir gen setini alır. Her birimiz hayata tek bir hücre olarak başlarız. Bu

hücrenin içerisinde ebeveynlerimizden aldığımız DNA depolanmıştır. Her hücre

bölünmesi sırasında, DNA’nın kendini eşlemesi, DNA’nın kopyalarının

trilyonlarca hücreye geçmesini sağlar. DNA, organizmanın gelişimini ve bakımını,


5

dolaylı olarak ise, organizmanın yaptığı her şeyi denetler. Merkezi bir veritabanı

olarak iş görür.

DNA’nın bilgi depolama yeteneği, moleküler yapısına dayanır. Her bir DNA

molekülü, çift sarmal şeklinde düzenlenmiş, iki uzun zincirden yapılmıştır. Bu

zincir, iplikler olarak isimlendirilir. Zincirin her biri, nükleotid olarak isimlendirilen

dört çeşit kimyasal yapı taşından oluşmuştur. Nükleotidler A,T, C ve G olarak

kısaltılır. Bunları kalıtımın dört harften oluşan alfabesi olarak düşünebiliriz. Bu

dört nükleotid harfi, ardışık olarak düzenlenerek; genlerdeki bilgiyi kodlar. Bu

bilgi, yüzlerce veya binlerce nükleotid uzunluğunda olabilir.

DNA, proteinlerin üretilmesi için tasarlanmış bir baskı sağlar. Proteinler hücrenin

yapımı, bakımı ve faaliyetlerinin gerçekleştirilmesinde başlıca oyuncudur.

Örneğin bir bakteri geninde taşınan bilgi, bakterinin hücre zarındaki belirli bir

proteine özgüdür. Buna karşın, bir insan genindeki bilgi, büyümeyi teşvik eden

bir proteine özgü olabilir. Diğer insan proteinleri, kasılmayı sağlayan bir kas

hücresindeki proteini ve antikorlar olarak isimlendirilen savunma proteinlerini

içerir. Özel kimyasal reaksiyonları katalize eden (Hızlandıran) enzimler de

genellikle proteindir. Bu enzimler, bütün hücreler için yaşamsal önem taşırlar.

Genlerdeki DNA, protein üretimini dolaylı olarak denetler. Bunu, bir aracı olarak

iş gören ve RNA olarak isimlendirilen bir çeşit molekülü kullanarak yapar. Bir

gendeki nükleotid dizisi transkripsiyonla RNA’ya geçirildikten sonra,

translasyonla özel bir protein oluşturulur. Bu proteinin şekil ve işlevi özgündür.

Bir gendeki bilginin hücrede belirli bir ürünün oluşmasını yönettiği bu sürecin

tamamı, gen ifadesi (Gen ekspresyonu) olarak isimlendirilir. Genlerin

proteinlere translasyonla geçirilmesinde, bütün yaşam formları esasen aynı

genetik kodu kullanırlar. Bir organizmadaki belirli bir nükleotid dizisi, diğer

organizmada da aynı şeyi ifade eder. Organizmalar arasındaki farklılık, genetik

kodlar arasındaki farklılıktan çok, nükleotid dizileri arasındaki farklılığı yansıtır.

Hücredeki bütün DNA molekülleri translasyonla protein oluşturmaz; bazı RNA’lar

diğer önemli işlevleri gerçekleştirir. Bazı RNA çeşitleri, proteinleri oluşturan

hücresel makinenin bir parçasıdır. Hücrede diğer rolleri oynayan RNA sınıfları

keşfedilmiştir. Bu RNA’lar protein kodlayan genlerin işlevlerini düzenlerler. Bütün

bu RNA’ların özgünlüğü, genler tarafından belirlenir. RNA’ların transkripsiyon

süreçleri de gen ifadesi olarak isimlendirilir. Protein ve RNA yapımının bilgisini

taşıyan ve her bir hücre bölünmesinde kendini eşleyen DNA, kalıtsal bilginin

kuşaktan kuşağa güvenli bir şekilde aktarılmasını sağlar.


6

Bir organizmanın kalıtımla geçirdiği genetik bilgilerin oluşturduğu bütün

kütüphane ‘genom’ olarak adlandırılır. Tipik bir insan hücresinde aynı

kromozomdan iki set bulunur. Setlerin her biri yaklaşık 3 milyar nükleotid çifti

içerir. Bu genetik kütüphanede yaklaşık 75.000 tip protein kodlayan, protein

kodlamayan ve sayısı henüz bilinmeyen RNA molekülünü kodlayan genler

bulunmaktadır.

2.Doku Düzeyinde Organizasyon

Epitel Doku: Örtü ve bez epiteli olmak üzere ikiye ayrılır. Örtü epiteli, vücudun

dış yüzeyini sarar ve koruma sağlar. Vücut bütün olarak deri ile sarılmıştır. Bu

sistem sayesinde iç organlar kurumaz, yabancı mikroorganizmalardan korunur,

ısının ve güneş ışığının direk zararlı etkisine maruz kalmaz ve kimyasallardan izole

olmuş olur. Boşluklu organların iç yüzeyini örten örtü epiteli ise koruma, emilim

(Örn.Barsak mukozasından besinlerin emilmesi) ve taşımadan sorumludur.

Bazı epitel doku hücreleri ağızda ve dilde tat, gözde görme, kulakta işitme, deride

basınç, burunda koku duyularını almak üzere özelleşmişlerdir.

Bez epiteli ise salgı yapar. Bezler ekzokrin ve endokrin bezler olmak üzere ikiye

ayrılır. Endokrin bezlerin boşaltıcı kanalları yoktur. Salgılarını doğrudan kana

verirler ve bu salgılar kan yoluyla doğrudan hedef hücreye taşınırlar. Ekzokrin

bezler, örtü epiteli bağlantılıdır. Salgılarını boşaltıcı kanallar aracılığıyla dış

ortama ya da iç epitel yüzeyine salgılarlar.

Bağ Doku: Vücudun doku ve organlarını korur, destekler, onları bağlayarak

birarada tutar. Bağ dokusu farklı tipler içerir ve fonksiyonlar görür; gerçek bağ

dokusu, yağ (adipoz) dokusu, kıkırdak dokusu, kemik dokusu, kan, lenf ve kan

hücreleri dokusu… Gerçek bağ dokusu liflerden oluşmuştur. Üç tipi mevcuttur:

Vücut yapılarına sağlamlık veren proteinden oluşmuş kollajen doku lifleri, birçok

doku ve organı destekleyen ağı oluşturan retiküler doku isimli ince lifler,

esnemesi gereken organların destek dokusunu oluşturan elastik doku… Epitel

hücreleri en az bir yüzüyle bağ dokusu ile temastadır. Bağ dokusu, kan

damarlarından zengindir. Bu yönüyle epitel ve kas dokusundaki hücrelerin

beslenmesine aracılık eder. Kan damarları kemik ve sinir dokusuna da etrafları

bağ doku ile sarılı olarak girer. Bağ dokusu hücrelerin arasını doldurarak

dokuların şekillenmesini, dokuların arasını doldurarak organların

şekillenmesini, organları birbirine bağlamak suretiyle de sistemlerin

organizasyonunu sağlar. Kıkırdak dokusu, yumuşak dokulardan oluşmuş

organların desteklenmesini sağlar. (Burun, gırtlak, kulak kepçesi vb.) Kıkırdak ve


7

kemik dokusunun yüzeyi düzgün ve basınca dayanıklıdır. Vücuttaki en sert

yapılar kemiklerdir. Kemik dokusunun koruma, destekleme, hareket, içerdiği

kemik iliği ile kan hücrelerinin yapımı ve metabolizmaya yardımcı olma

fonksiyonları vardır. Ayrıca vücutta kalsiyum ve fosforu depolar, bu iyonların

vücut sıvılarındaki yoğunluğunu ayarlar.

Kemik dokusunda hücreler arası madde matriks adını alır.

4 tip hücre mevcuttur: Kemik yapan osteoblastik hücreler (Kollajen lifleri ve glikoz

aminoglikanları salgılar.), madde taşınmasında görev alan osteositler, kemik

yıkımından sorumlu osteoklastlar, mitozla çoğalarak osteoblastlara farklılaşan

osteoprogenitör hücreler…

Kan, plazma adı verilen açık sarı renkte sıvı bir ortam ve bu ortamda bulunan

hücrelerden oluşur. Damar sisteminin içerisini doldurur. Kalbin pompalamasıyla

tüm vücudu dolaşır. Kanın sürekli dolaşımı sayesinde hücrelerin madde alışverişi,

beslenmesi, tamiri, ısının vücudun her tarafına dağıtılması ve hormonların

dağılımı sağlanır.

Lenfatik sistem, sıvıların hücreler arası alanlardan kana dönüşü için yardımcı bir

yoldur. Doğrudan kana ulaştırılamayan protein ve büyük moleküllü maddeler

lenf aracılığıyla dokular arasından uzaklaştırılır.

Kas Dokusu: Kas dokusu, kasılma için özelleşmiştir. Üç tip kas dokusu vardır:

İskelet kası, düz kas, kalp kası… İskelet kas hücreleri uzun ve incedir. Bunlar kas

lifi (Miyofibriller) olarak da isimlendirilir. İskelet kası iyi gelişmiş enine çizgiler

içerdiğinden, çizgili kaslar olarak da isimlendirilir. İskelet kası lifleri arasında

fonksiyonel bağlantılar yoktur, istemli olarak kasılır. Düz kaslar, enine çizgiler

içermez. Birçok iç organ duvarında bulunan düz kaslar, fonksiyonel olarak

sinsityum oluşturur. Bunlar, istem dışı aktivite gösterir. Aktiviteleri otonom

sinirlerle düzenlenir. Kalp kası, iskelet kası gibi çizgilidir. Ancak kalp kası

fonksiyonel olarak bir sinsityum oluşturur ve aktivitesi otonom sinirlerle

düzenlenir.

Sinir Dokusu: Sinir dokusu, uyarıları ileten nöron (Sinir hücresi) ve nöronlara

destek görevi gören nöroglialardan oluşur. Nöronlar çeşitli büyüklük ve

biçimlerde olabilir.


8

Genellikle üç bölgeye sahiptir:

Hücre gövdesi, dendritler,

akson…

Hücre gövdesi çekirdek içerir.

Makromoleküllerin üretildiği

merkez görevi görür. Dendritler

çok sayıda ince ve kısa uzantılardır. Elektriksel uyarılar için alıcı bölge (Reseptör)

görevi görürler. Aksonlar, uyarıyı hücre gövdesinden uzaklaştırırlar. Kas ve bez

gibi effektör dokularda sonlanırlar.

Nöroglial hücreler iletide rol oynamazlar. Nöronların dış ortamını düzenlerler.

Nöroglial hücrelerin sayısı, nöronların yaklaşık 10 katı kadardır. Sınırlı mitoz

kabiliyetleri vardır.

3.Hücre Düzeyinde Organizasyon

Vücudun temel canlı birimleridir. Her bir hücre tipi bir veya birkaç özel işlevi

gerçekleştirmek üzere uzmanlaşmıştır. Örneğin kırmızı kan hücreleri, oksijeni

akciğerlerden dokulara taşır. Bunlar, vücutta en fazla bulunan hücrelerdir.

Vücuttaki toplam 100 trilyon hücreden, 25 trilyonu kırmızı kan hücresidir.

Tüm hücreler birbirine benzeyen belli temel özelliklere sahiptir. Örneğin;

oksijen tüm hücrelerde hücre işlevlerinin gerektirdiği enerjiyi sağlamak için

karbonhidrat, yağ ya da proteinlerle tepkimeye girer. Yani diğer bir deyişle;

besinleri enerjiye dönüştüren genel mekanizmalar, tüm hücrelerde temel olarak

aynıdır.

Tüm hücreler, kimyasal reaksiyonların son ürünlerini kendilerini çevreleyen

sıvıya verirler.

Hemen hemen tüm hücreler, kendilerine benzer hücreler üreterek çoğalabilir.

Belli bir tip hücre hasarlandığında, geriye kalan bu tipteki hücreler gereksinim

karşılanıncaya kadar çoğalırlar.

Bütün yaşayan organizmalar, sınırlarını muhafaza eder. Bu sayede iç ortamını,

kendini saran dış ortamından ayrı tutar. Bu nedenle vücudumuzdaki bütün

hücreler, seçici-geçirgen bir zarla çevrilidir.


9

Vücuttaki Sıvılar

Erişkin insan vücudunun %60’ı sıvıdır. Bu sıvının üçte ikisi hücre içinde, üçte biri

hücre dışındadır. Hücre içi sıvı ‘intrasellüler sıvı’, hücre dışı sıvı da ‘ekstrasellüler

sıvı’ olarak isimlendirilir. Ekstrasellüler sıvı tüm vücutta sürekli hareket

halindedir. Dolaşımdaki kanla hızla taşınır, daha sonra kan ve doku sıvıları

kapiller damar duvarından difüzyon yoluyla birbirine karışır.

Hücre dışı sıvı içindeki iyon ve besinler, hücrelerin canlılıklarını sürdürmeleri

için gereklidir: Aslında tüm hücreler aynı ortamda, hücre dışı sıvıda yaşarlar. Bu

nedenle hücredışı sıvı, vücudun iç

ortamı olarak isimlendirilmiştir.

Hücreler iç ortamda uygun

konsantrasyonlarda oksijen, glikoz,

farklı iyonlar, amino asitler, yağlar ve

diğer yapı taşları bulunduğu sürece

yaşayabilirler. Özel işlevlerini

yapabilirler.

İntrasellüler ve Ekstrasellüler Sıvının

Farkları

Hücre dışı sıvı sodyum, klor,

bikarbonat, iyonlarıyla birlikte;

hücreler için gerekli oksijen, glikoz, yağ asitleri ve aminoasitler gibi besinleri

içerir. Ayrıca hücrelerden atılmak üzere akciğerlere taşınan karbondioksit ile

böbrekler yoluyla atılacak

hücresel atıklar da hücre dışı

sıvının içindedir. Hücre içi sıvıda

çok miktarda potasyum,

magnezyum ve fosfat iyonları

bulunur. Hücre zarlarından

iyonların geçişini düzenleyen

özel mekanizmalar, hücre içi ve

hücre dışı sıvılar arasındaki

konsantrasyon farklılıklarını

korur.


10

Homeostaz

Homeostaz, yaklaşık olarak sabit bir çevrenin sürdürülmesidir. Vücuttaki tüm

organ ve dokular, sabit koşulları korumaya yardım etmek üzere bazı görevler

üstlenmişlerdir. Normal vücut fonksiyonları, hep beraber homeostaz ve sağlıklı

olmaya katkıda bulunan hücre, doku, organlar ile çok sayıda sinirsel, hormonal

ve yerel kontrol sistemlerinin birlikte etkilerine gereksinim duyar.

Homeostazın bozulma durumuna hastalık denir. Ancak hastalık varlığında bile

homeostatik mekanizmalar çeşitli kompansasyonlar yoluyla yaşamsal işlevlerin

sürdürülmesi için çalışmaya devam ederler. Patofizyoloji bilim dalı, hastalık ve

yaralanma durumlarında çeşitli fizyolojik süreçlerin nasıl etkilendiklerini

açıklamaya çalışır.

Örnekler:

1. Kan hidrojen iyon konsantrasyonundaki değişiklikler litrede 5 nanomolden

daha azdır. (0,000000005 mol/litre)

2. Kan sodyum konsantrasyonu da çok sıkı düzenlenir. Sodyum alımı çok artsa

bile, sodyum konsantrasyonu sadece birkaç mmol/litre değişir. Ancak bu

değişim elbette hidrojen iyon konsantrasyonu değişikliklerinin 1 milyon

katından bile fazladır.

3. Böbreklerin tuz ve su atımını bozan bir hastalık → Yüksek kan basıncına neden

olur. → Yüksek kan basıncı sonucunda atım normale döner. → Alım ve

böbrekten atım dengesi korunmuş olur. = Uzun süren yüksek kan basıncı →

Organ hasarına neden olur. → Kan basıncı daha da yükselir. → Hasar daha da

artar. (Homeostatik kompansasyonlar, yaşamsal işlevlerin sürdürülmesi için

gerekli olan değiş-tokuşu temsil edebilir. Ancak uzun dönemde ilave

anormalliklere katkıda bulunur.)

Hücre Dışı Sıvının Dolaşımı

İki aşamada dolaşır: Birinci aşamada kan, vücutta damarlar içinde hareket eder.

İkinci aşamada, sıvı kapiller damarlar ile doku hücreleri arasında bulunan

hücrelerarası alanda dolaşır.

Dolaşım yollarındaki bütün kan, dinlenme durumundaki bir insanda tüm dolaşım

döngüsünü 1 dakikada tamamlar. Aşırı aktif bir insanda bu süre altı kez olabilecek

kadar kısalır.


11

Kan kapiller damarlardan geçerken, kanın plazma bölümüyle interstisyel sıvı

arasında sürekli bir alışveriş gerçekleşir. Kapiller damar çeperleri oldukça

geçirgendir. (Büyük protein molekülleri için hariç) Çok miktarda sıvı ve içinde

erimiş bileşenler, kanla doku aralığı arasında iki yöne doğru difüze olabilir.

Difüzyonu, moleküllerin kinetik enerjileri sağlar. Kapiller damar çeperleri

geçirgen olduğundan, maddeler kapiller porlardan da (Delikler) geçerler.

Hücreler, kapiller damarlara oldukça yakındır (Yaklaşık 50 mikrometre) Böylece

bütün maddeler hücreye birkaç saniye içinde difüze olur. Böylece vücudun her

yerindeki hücre dışı sıvı sürekli olarak karışır. Tüm vücutta homojen bir

bileşimde tutulur.

Hücre dışı sıvı = Plazma + Hücreler arası sıvı

Hücre Dışı Sıvıdaki Besinlerin Kaynağı

Solunum Sistemi: Kan her defasında akciğerlerden geçer. Alveollerden geçerken

oksijeni bağlar ve hücrelere taşır. Hücrelerin gereksinim duyduğu oksijen

karşılanmış olur. Alveol ile pulmoner kapiller damar arasındaki alveol zarının

kalınlığı sadece 0.4-2 mikrometredir. Bu sayede oksijen moleküler hareketlerle

bu zardan kana hızla difüze olur.

Gastrointestinal Sistem: Kalbin pompaladığı kanın büyük bölümü sindirim sistemi

organlarının çeperlerinden de geçer. Bu sayede çözünmüş çeşitli besin

maddeleri ağızdan alınan yiyeceklerden kanın hücre dışı sıvısına emilirler.

Karaciğer ve Metabolik İşlev Üstlenen Diğer Organlar: Sindirim sisteminin emdiği

maddelerin hepsi, hücrelerce kullanılabilir durumda olmayabilir. Karaciğer bu

maddelerin kimyasal bileşimlerini değiştirir ve daha iyi kullanılabilir hale

getirir. Ayrıca vücutta üretilen bazı atık ürünleri ve zehirli maddeleri ortadan

kaldırır. Vücuttaki diğer dokular (Yağ hücreleri, sindirim sistemi mukozası,

böbrekler, endokrin bezler) emilen besinlerde değişiklik yapar, onların

gerektiği zaman kullanılması için depo edilmesine yardımcı olur.

İskelet ve Kas Sistemi: Kaslarımız olmasaydı, ihtiyaç duyduğumuz besinlere

ulaşabilmek üzere hareket edemezdik. Ayrıca olumsuz çevre koşullarından da

uzaklaşamaz, korunamazdık. Tüm vücut tahrip olabilirdi.


12

Metabolizma Atıklarının Uzaklaştırılması

Karbondioksidin akciğerler tarafından atılması: Metabolizma sonucu oluşan tüm

son ürünler arasında en fazla miktarda oluşan karbondioksittir. Karbondioksit,

kanın akciğerlerden oksijeni taşımasıyla eşzamanlı olarak kandan alveol havasına

geçer.

Böbrekler: Kan böbreklerden geçerken, hücrelere gerekli olmayan karbondioksit

dışındaki maddelerin çoğu plazmadan uzaklaştırılır. Bu maddeler arasında üre ve

ürik asit gibi hücre metabolizmasının farklı son ürünleri, ayrıca beslenme

sırasında alınan, hücre dışı sıvıda birikebilecek fazla su ve iyonlar da bulunur.

Böbrekler işlevlerini önce çok miktarda plazmayı glomerüllerden tübüllere

süzerek, daha sonra da vücut için gerekli olan glikoz, aminoasitler, yeterli

miktarda su ve iyonların büyük bölümünü geri emerek gerçekleştirirler.

Vücudun gereksinim duymadığı maddelerin çoğu, özellikle üre gibi metabolik

atıklar çok az emilirler ve böbrek tübüllerinden idrara geçerler.

Gastrointestinal sistem: GİS’e giren sindirilmemiş maddeler ve bazı metabolizma

atıkları feçes ile vücuttan uzaklaştırırlar.

Karaciğer: Karaciğer sayesinde vücuda alınan birçok ilaç ve kimyasal madde

zehirsizleştirilir, vücuttan uzaklaştırılır. Karaciğer bu atıkların çoğunu, sonunda

feçes yoluyla vücuttan atılmak üzere safraya salgılar.

Vücut İşlevlerinin Düzenlenmesi

Sinir Sistemi: Üç temel bölümden oluşmaktadır; duysal girdi bölümü, merkezi

sinir sistemi ve motor çıktı bölümü… Duysal reseptörler, vücudun ya da dış

ortamın durumunu saptar. Merkezi sinir sistemi, beyin ve omurilikten

oluşmuştur. Beyin bilgiyi saklar, düşünceler üretir, istekleri yaratır ve duyulara

yanıt olarak vücudun vereceği tepkiyi belirler. Daha sonra motor çıktı

bölümünden uygun sinyaller iletilir ve işin yapılması sağlanır. Sinir sisteminin

önemli bir bölümü otonom sinir sistemi olarak isimlendirilir. Bu sistem bilinçaltı

düzeyde çalışır. İç organların işlevlerini denetler.

Hormon Sistemleri: Vücutta 8 ana endokrin bez bulunur. Bunlar, hormon diye

adlandırılan kimyasal maddeler sentezler. Hormonlar, hücre dışı sıvı içinde tüm

vücuda dağılır ve hücresel işlevlerin düzenlenmesine yardımcı olur. Örneğin

tiroid hormonu, bütün hücrelerde kimyasal reaksiyonların çoğunun hızını arttırır

ve vücut aktivitesinin temposunun oluşmasına yardım eder.


13

Sinir sistemi temel olarak vücuttaki kas ve salgı aktivitesini denetlerken,

hormonal sistem temel olarak metabolik işlevleri denetler. Bu iki sistem

birlikte, tüm organ sistemlerini kontrol etmek üzere koordineli bir şekilde

çalışırlar.

Vücudun Korunması

Bağışıklık Sistemi: Bakteriler, virüsler, mantarlar ve parazitler gibi patojenlerden

vücudu koruyan beyaz kan hücreleri=lökositler=akyuvarlar, beyaz kan

hücrelerinden türemiş doku hücreleri, timus, lenf düğümleri ve lenf

damarlarından oluşur. Kendi hücrelerini, yabancı hücrelerden ve maddelerden

ayırt eder. İstilacıyı yok eder (Fagositoz yoluyla ya da duyarlı lenfositler üreterek)

veya yok eden ya da etkisiz kılan özel proteinler üretir. (Antikorlar)

Deri ve Ekleri: Saçlar, tırnaklar, salgı bezleri ve diğer yapılar… Vücudun daha

derindeki dokularını ve organlarını örter. Darbelerin hızını keser ve korur.

Vücudun iç çevresi ile dış Dünya arasında bir bariyer oluşturur. Aynı zamanda ısıyı

düzenler, atık maddelerin uzaklaştırılması için önemlidir, vücut ve dış çevre

arasında duysal bir arayüz sağlar. Deri vücut ağırlığının yaklaşık %12-15’ini

oluşturur.

Üreme

Kimi zaman homeostatik bir işlev olarak değerlendirilmez. Ölen bireylerin yerini

alacak yeni bireylerin oluşumunu sağlayarak homeostazın sürdürülmesine

yardım eder.

Hücre dışı Sıvıda Oksijen ve Karbondioksit Derişimlerinin Düzenlenmesi

Hemoglobinin Oksijen Tamponlayıcı İşlevi: Oksijen, hücredeki kimyasal

reaksiyonlar için gereken en önemli maddedir. Vücudun hücre dışı sıvının

oksijen konsantrasyonunu kesin ve sabit sınırlar içinde tutan özel bir kontrol

mekanizması mevcuttur. Kan akciğerlerden geçerken hemoglobin oksijene

bağlanır. Kan, doku kapiller damarlarından geçerken eğer bu bölgede zaten

yüksek düzeyde oksijen varsa hemoglobin oksijene yüksek afinite gösterir.

Oksijeni serbest bırakmaz. Doku sıvısındaki oksijen düzeyi düşükse, uygun

derişimi sağlamak üzere yeterince oksijen serbest bırakılır.

Karbondioksit: Hücrelerdeki oksidatif reaksiyonların temel son ürünüdür. Eğer

karbondioksitin tümü doku sıvılarında birikseydi, hücrelerin enerji veren

reaksiyonlarının tümü kısa bir süre sonra dururdu. Kan karbondioksit

konsantrasyonun artışı solunum merkezini uyarır, bireyin derin ve hızlı solunum


14

yapmasına neden olur. Böylece karbondioksitin solunumla atılması artar, kan ve

doku sıvılarından uzaklaştırılması sağlanır. Bu olay, konsantrasyon normale

dönünceye kadar devam eder.

Arteriyel Kan Basıncının Düzenlenmesi

Arter kan basıncının düzenlenmesine birkaç sistem katılır. Bunlardan biri de

baroreseptör sistemidir. Bu, hızla çalışan bir kontrol sisteminin basit ve

mükemmel bir örneğidir. Boyundaki karotis arterin çatallanma bölgesinde ve

aort arkının duvarlarında bulunan çok sayıda sinir reseptörüne baroreseptörler

denir. Bunlar arter duvarının gerilmesiyle uyarılır.

Arter basıncında artış → Baroreseptörler beyindeki medullaya yoğun bir dizi

uyaran gönderir. → Bu bölgeye gelen uyarılar vazomotor merkezi baskılar. →

Vazomotor merkezden sempatik sinirler aracılığıyla kalbe ve kan damarlarına

giden uyarıların sayısı azalır. → Kalbin pompa olarak çalışması azalır. → Kan

damarları gevşer. → Damarlardan kan akışı kolaylaşır. → Arteryel kan basıncı

normale döner.

Arter basıncında normal değerlerin altına düşüş → Gerim reseptörlerinin

gevşemesi → Vazomotor merkezin normalden daha aktif hale gelmesi →

Kalbin pompaladığı kan miktarında artış ve damarların daralması → Kan basıncı

normal değerine yükselir.

Hücre Dışı Sıvının Önemli Bileşenleri

Her bir değer için normal sınırlar, dar bir aralıkta bulunur. Bu aralıkların dışındaki

değerler genellikle bir hastalığa, yaralanmaya veya çevresel etkenlere bağlıdır.

Bu değerlerin aşılması, ölüme yol açabilir.

Örn; vücut sıcaklığının normale göre 7 santigrat derece artışı hücreleri

haraplayacak hücresel metabolizma artışına neden olur.

Vücudun asit-baz dengesi de dar bir aralıkta tutulur. Normal ph 7.4’tür. Her iki

yöne doğru yalnızca 0.5 kadar değişmesi öldürücüdür.

Potasyum iyonu; Derişimi normalin üçte birinin altına inerse sinirlerin uyaran

taşıma yetenekleri bozulur. Kişi felç olabilir. Derişimi normalin iki ya da üç katına

çıkarsa, kalp kası ciddi bir biçimde baskılanır.

Kalsiyum iyonu; Derişimi normalin yarısına düşerse tüm vücutta periferik sinirler

kendiliğinden uyarı oluşturur. Tetanik kas kasılmaları meydana gelir.


15

Glikoz derişimi; Normalin yarısına düşerse kişide sıklıkla aşırı zihinsel

uyarılabilirlik ve hatta konvülsiyonlar meydana gelebilir.

Kontrol Sistemlerinin Özellikleri

Bir şehirde trafik akışının nasıl kontrol altında tutulması gerekiyorsa, bu durum

şehrin düzenli işleyişini sağlayacaksa; canlı sistemlerin çalışması için de bir

kontrol mekanizması gerekir. Örneğin egzersiz sırasında kaslarımız çok fazla

şeker molekülü tüketir. Bu şeker moleküllerinden elde ettiği enerjiye ihtiyaç

duyar. Fakat kişi dinlendiğinde ise, ihtiyaç fazlası şeker depo moleküllerine

dönüşür. Bu şeker moleküllerinin parçalanmasını ya da depolanmasını

hızlandıran maddeler enzimlerdir. Yani enzimler, her biri özel bir reaksiyonu

olmak üzere kimyasal reaksiyonları katalizlerler. Kimyasal reaksiyonların her bir

basamağının kendine özgü enzimi vardır.

Çoğu kontrol sistemi, negatif geribildirim niteliğindedir. Negatif geribildirimde,

bir sürecin son ürünlerinden birinin birikmesi o süreci yavaşlatır. Örneğin

hücrede şekerin parçalanması, enerji üretimini sağlar. Bu enerji (ATP) fazla

üretilirse, üretimini sağlayan enzimin engellenmesi gerekir. Buna geri besleme

ismi verilir.

Karbondioksit derişiminin düzenlenmesi: Hücre dışı sıvıda karbondioksit

derişimi artınca, ventilasyon da arttı. Ventilasyon artışı karbondioksit derişimini

azalttı. Karbondioksit derişiminin artışı, derişimin normale doğru azalmasına

neden olan bir mekanizmayı çalıştırdı.


16

Arter basıncının düzenlenmesi: Kan basıncının artışı, kan basıncını azaltıcı bir dizi

tepkiyi harekete geçirdi. Basıncın düşüşü, basıncı arttıran mekanizmaları devreye

soktu. Yani her iki durumda da yanıt, başlatan etkene zıt yöndedir.

Pozitif geribildirim, bazen kısır döngüye ve ölüme yol açabilir. Negatif

geribildirim kadar yaygın olmasa da, pozitif geri bildirim mekanizmasıyla

düzenlenen çok sayıda biyolojik süreç de vardır. Pozitif geribildirimde, son ürün

kendi üretim hızını arttırır. Örneklerle bakacak olursak;

Kalp normalde dakikada 5 litre kan pompalar. Eğer aniden 2 litre kan

kaybedilirse, vücutta kalan kan miktarı kalbin etkin bir pompa olarak çalışmasına

yetmez. Arteryel kan basıncı düşer, koroner damarlarla kalbe ulaşan kan miktarı

azalır. Bu durumda kalp kası zayıflar, pompa etkinliği daha da azalır. Koroner

damarlara ulaşan kan daha da azalır. Kalp gücünü daha çok kaybeder, bu sürecin

kendini tekrar tekrar yenilemesi ölüme neden olur. Olayı başlatan uyarı,

kendisinin güçlenmesine neden olmaktadır. Pozitif geribildirim bir kısır döngü

olarak düşünülebilir.

Eğer çok güçlü olmazsa, vücudun negatif geribildirim kontrol mekanizmaları

tarafından baskılanabilir. Örn. Kan kaybı 2 litre değil de 1 litre olsa, kalp debisini

ve arter basıncını kontrol eden normal negatif geribildirim mekanizmaları pozitif

geribildirim mekanizmalarına üstün gelir. Durum iyileşir.

Pozitif geribildirim bazen yararlı da olabilir.

Kanın pıhtılaşması: Bir kan damarı yırtıldı. Öncelikle trombositler bölgede

kümelenmeye başlar. Trombositlerin salgıladığı kimyasallar, daha fazla trombosit

çeker. Ardından pıhtılaşma faktörleri diye isimlendirilen çok sayıda enzim,

trombositlerin oluşturduğu pıhtının kendi içinde aktive edilir. Bu enzimlerden

bazıları, diğerlerinin üzerine de etki eder. Hemen yakınındaki bölgede bulunan

aktiflenmemiş enzimleri de aktifler. Bu süreç, damardaki delik kapanıp kanama

duruncaya kadar devam eder. Bu mekanizmanın bazen kendiliğinden işlemeye

başlaması, istenmeyen pıhtıların oluşmasına neden olur. Koroner arter içindeki

bir aterosklerotik plak üzerinde oluşmaya başlayan pıhtı, arter tamamen

tıkanıncaya kadar büyümeye devam eder.

Doğum: Uterusta kasılma → Bebeğin başının servikse doğru güçlü biçimde

itilmesi → Serviksteki uyarıların uterustaki kasılmaları şiddetlendirmesi →

Serviksin daha fazla gerilmesi → Uterus kaslarının daha şiddetli kasılması = Süreç

yeterince güçlenince doğum olayının gerçekleşmesi.


17

Sinir sinyallerinin oluşumu: Bir sinir lifi zarının uyarılması, hücre içine bir miktar

sodyumun sızmasına neden olur. Lif içine giren sodyum, zarın potansiyelini

değiştirir. Daha fazla kanal açılır. Zar potansiyeli daha fazla değişir. Daha da fazla

kanal açılır. Özetle hafif bir sodyum sızıntısı, hücre içine çok miktarda sodyum

girişi patlamasına yol açar. Bu da sinirde aksiyon potansiyelini oluşturur. Oluşan

aksiyon potansiyeli, lifte hem hücre içinde, hem de hücre dışında elektrik akımları

oluşturur. Yeni aksiyon potansiyelleri başlar. Olay, uyarı sinir lifinin tüm

sonlanmalarına ulaşıncaya kadar devam eder.

Annenin bebeğe süt vermesi: Annenin emzirmesi sırasında meme uçlarındaki

reseptörlerden başlayan uyarı, beyinde hipofize iletilir. Buradan oksitosin

salgılanır. Oksitosin, meme bezlerinde süt kanallarının kasılmasını sağlayarak

sütün dışarı atılmasını sağlar. Bebek emmeye devam ettikçe, bu döngü de devam

eder.

Kaynaklar / Okuma Önerileri:

1. Guyton ve Hall, Tıbbi Fizyoloji, Güneş Tıp Kitabevleri

2. Klinik Anlatımlı Tıbbi Fizyoloji, Halis Köylü, İstanbul Tıp Kitabevi

3. Özet Fizyoloji, Prof. Dr. Y. Ziya Ziylan, Nobel Tıp Kitabevleri

4. Anatomi ve Fizyoloji, Doç. Dr. İlkan Tatar (Çeviri Editörü), Nobel Tıp

Kitabevleri

5. Campbell Biyoloji, Palme Yayıncılık

Yaşamsal Hiyerarşinin Organizasyonu Homeostazis ve Temel ......2020/05/01 · Yaşamın...

Documents

Transcript of Yaşamsal Hiyerarşinin Organizasyonu Homeostazis ve Temel ......2020/05/01 · Yaşamın...