Oksijenin Akciğerlerden Dokulara ve Hücrelere Taşınması
 

Oksijenin Akciğerlerden Dokulara ve Hücrelere Taşınması[/b]



Dinlenme halindeki bir insanın günde yaklaşık olarak 300 lt. oksijene gereksinimi vardır. Bu miktar yaptığımız işe göre 15-20 misli artabilir. Atmosferdeki havanın yaklaşık %21i oksijen %0.04ü karbondioksit, %79u azot, %0.50si su buharıdır. Alveol havasında bu oran %14 oksijen , %5 karbondioksit, %75 azot ve %6 su buharıdır. Kanın 100 mlsi 20 ml oksijen alır. Bu yetenek hemoglobinin.yapısından ileri gelmektedir. Besinlerin vücutta oksidasyonu sonucu meydana gelen karbondioksit miktarını, alınan oksijen miktarına böldüğümüzde "solunum katsayısı" çıkar. Besin türüne göre ( protein, yağ ve karbonhidrat) bu katsayı farklılıklar gösterir.



HEMOGLOBİNİN VE MİYOGLOBİNİN YAPISI



Hemoglobin ikisi alfa, ikisi beta olan dört zincirden oluşmuştur. Omurgalılarda alyuvarlar içinde bulunur. Miyoglobin, kırmızı kaslarda bulunur; hemoglobinin beta alt ünitesine benzer, bir hem molekülü taşır. Miyoglobin, hemoglobinin serbest bıraktığı oksijenle birleşerek, onu depo eder ve gerektiğinde mitokondriye götürür. Miyoglobin ve hemoglobine bağlı demir iki değerliklidir(ferrus halinde). Bu demir molekülü globin zincirlerinin arsına alındığında ve ayrıca histidin asidinin azotuna bağlı olduğundan (histidin eksi elektrik yükü sağladığından) oksijenle bağının gevşek olması sağlanmıştır.



OKSİJENİN TAŞINMASI



Alveollerde oksijenin kısmi basıncı kandan daha fazla olduğu için, oksijen alveoler zardan geçerek hemoglobinle(Hb) birleşir ve oksihemoglobini yapar (HbO2). Oksihemoglobin alyuvar içinde potasyuma bağlı olarak bulunur (KHbO2). Oksijenin yaklaşık %2'si de erimiş halde kan plazmasıyla taşınır. Eğer oksijen hemoglobinle taşınmadıysa, kanımızın ya 75 misli fazla olması ya da 75 defa daha hızlı kan akması gerekirdi. Kanın 100 ml'sinde yaklaşık 15 gram kadar hemoglobin vardır. Bu etkinliğinden dolayı kan 100 ml'de 20 ml oksijen, 50-60 ml karbondioksit taşıyabilir.Oksijenli hemoglobin parlak kırmızı renkli görülür (atardamar kanı). Oksijenin hemoglobinle birleşmesi ve HbO2'den ayrılması, ortamdaki oksijenin ve belirli bir oranda da CO2'in yoğunluğuyla denetlenir. Kalp ve damarlarda, HbO2'in pek azı oksijenini kaybeder.



Dokularda oluşan CO2'in bir kısmı, karbonik anhidraz enziminin etkisi altında suyla tepkimeye girerek karbonik asidi(H2CO3)yapar. Bu ise kanın asitliliğini artırır. Karbonik asit ve laktik asit hidrojen iyonunu( H+) serbest bırakırlar. Ortamda H+ çokluğu HbO2'nin oksijene olan ilgisini azaltır(Bohr Etkisi). Bu, hemoglobinin ancak gereksinme görülen(CO2'nin çok olduğu) bölgelerde oksijeni serbest bırakmasını sağladığı için çok düzenli bir yayılımın olmasına neden olur. Havada oksijen basıncı 150 mm, alveollerde 100 mm olmasına karşın, dokularda bu oran 0-40 mm Hg basıncına eşittir. Bu, oksijen havadan dokulara doğru akmasını mümkün kılar.



Alyuvarlarda hemoglobin molekül sayısı kadar 2,3- difosfogliserat (DPG) molekülü vardır. Bu sonuncu moleküller, dokularda, oksijenini bırakmış Hbne bağlanarak yine oksijene olan ilgisini azaltır.



Fötüsün hemoglobini (fütal Hb=hbF9), DPGye ilgisi az olan bir beta zinciri taşır; bu nedenle HbF ana karnında bol oksijen bağlayabilir.



Dokulara oksijenin iletilmesinde bir aksaklık olursa "Asifiksi = Havasızlıktan Boğulma" meydana gelir. Boğulmada ve zatürreede akciğer; karbonmonoksitle zehirlenmede hemoglobin; siyanürle zehirlenmede, oksijenin hücre tarafından kazanılmasını sağlayan sitokrom oksidaz işlev görmediği için boğulma ortaya çıkar.



Bunun yanı sıra, yükseğe çıkmada, vücudun yeterince Hb üretememesinde veya kanın yeterince vücut içerisinde dolaştırılmamsında oksijen bunalımına düşülebilir (Anoxia). Bu tip bunalımlarda deri ve mukoza (örneğin dudak) morarır(cyanosis).



Saf oksijenle (%100)normal atmosfer masajı altında 8-12 saat süreyle toksik etki yapmadan solunabilir. Daha uzun sürelerde akciğerlerde bazı bozukluklar olur. O zaman oksijen oranı %60a düşürülerek uzun süre kullanılabilir. Atmosfer basıncı azaltıldığında saf oksijenin toksik etkisi de azalır. İki atmosferlik basınç altında saf oksijen hayal görünmesini başlatabilir. Saf oksijenin toksik etkisinin, yüksek enerjili fosfat bağlarının oluşumundan; sitrik asit döngüsünün bazı evrelerini ve hidrojen transferini etkileyen bazı enzimleri inaktibe etmesinden ileri geldiği varsayılmaktadır.



Vurgun: Vücut içersindeki sıvılarda erimiş halde bulunan gazların, basıncın çok düştüğü ortamlarda, gaz haline geçerek kılcal damarları tıkamasıyla ortaya çıkar. Azot gazının kısmi basıncı deniz seviyesinde 597 mm Hgdir ve vücut sıvısındaki erimiş azotla denge halindedir. Sıcaklık değişmedikçe bir gazın sıvıda eriyen miktarı o gazın kısmi basıncına eşittir(Henry yasası). Dış ortamda basınç azalınca (dalgıçlar hızla su üzerinde çıktığında ya da uçaklarda kabin basıncı düştüğünde ) vücut sıvısındaki erimiş gazlar hava kabarcıkları halinde genişlemeye başlar. Oksijen ve karbondioksit kısmen dokular tarafından alınabilir ya da Hbe bağ yapar. Fakat azot bağ yapamadığı için meydana getirdiği kabarcıklar kılcalları tıkar. Felç ve ölüm meydana gelebilir. Hemen yüksek basınçlı tüplere alınıp yavaş yavaş gazın dışarı verilmesi sağlanırsa vurgun geçirilebilir.



KARBONDİOKSİDİN TAŞINMASI



Hemoglobine dört molekül oksijen bağlanınca iki molekül proton (H+) serbest bırakılır; oksijen bırakılınca proton bağlanır. Bu, karbondioksitin taşınmasında ana ilkedir. Normal olarak, karbondioksit kanda çok az erir; fakat su ile, karbonik anhidraz enziminin katalizlenmesi sonucu, dönüşümlü olarak tepkimeye girer. CO2+ H2O H2CO3 ve karbonik asidi yapar. Ve bu son bileşikte bir karbonat ve hidrojen iyonları meydana getirerek kanda büyük miktarlarda erir.



Dinlenme halinde bulunan vücutta yaklaşık 200 ml/dakika karbondioksit üretilir. Bu miktar sadece kan plazmasında erimiş olsaydı (litrede ancak 4 ml erimiş karbondioksit taşınabilir) kanımızın en az 10 defa daha hızlı akması gerekecekti. Ayrıca kanın pHnin 4.5e düşmesine ve bu da 7.2 – 7.6 pHlı ortamlarda yaşamaya uyum yapmış vücut hücrelerinin ölmesine neden olacaktı. Halbuki hemoglobinin özel yapısından dolayı litrede 50 ml kadar karbondioksit pek az bir pH farkıyla dokulardan alveollere taşınabilir. Dokulardaki oksijensiz Hb hidrojen iyonuna bağlar. Hidrojen iyonu bağlandıkça dokulardaki karbondioksit kana geçer.