Mide salgısı sinirsel ve hormonal mekanizmalarla düzenlenir.
Düzenlenme üç safhada olur. Bu üç durum midenin dolu olup olmasına, besinlerin koku ve tatların alınmasına ve sindirilmiş olan mide içeriğin bileşenlerine ile mide içeriğinin ince barsağa boşaltılmasıyla kontrol edilir. Mideye gelen sinirler : Parasempatik ve sempatik sinirleri vardir. Sempatik sinirleri gastrik ve epiploik arterlerin çevresinde çölyak pleksustan gelir. Parasempatik sinirler ise vagustan gelir.
Pankreas
Pankreas hem endokrin hem de ekzokrin bezdir. Ekzokrin pankreas asinar hücrelerden oluşur, sindirim enzimleri ve bikarbonatı pankreatik kanala salgılar ve bu da ince bağırsağa açılır. Endokrin pankreas ise langerhans adacıklarından oluşur ve hormon salgılar. Pankreas Ekzokrin salgısı pH değeri 8-8.5 seviyesindendir. Pankreastan günlük salgılanma miktarı : ~ 1500 ml /gün kadardır. Pankreas salgısında içinde bulunan temel katyonlar: Na+, K+, Ca+2 , Mg++ iken temel anyonlar: HCO3-, Cl-, SO43-, HPO42-, albumin ve globulindür. Pankreas salgısında çok farklı moleküllere etki eden farklı sindirim enzimleri vardır.
ŞEKİL 5.10 Barsakta aktive olan pankreaktik enzimler
Enzim Substrat Etki
Proteolitik
• Tripsin
• Kimotripsin
• Karboksipeptidaz
• Elastaz
Protein ve peptidler
Protein ve peptidlerin içindeki aminoasit bağarını kırarlar
Amilolitik
• Amilaz Polisakkaritler Polisakkaritlerin internal glukoz bağlarını kırar
Lipolitik
• Lipaz
• Fosfolipaz A2
• Kolesterol esteraz
Triasilgliseroller Lesitin
Kolesterol esterleri
Triasilgliserolden iki yağ asidi kırar Lesitinden bir yağ asidi ayırır.
Kolesterol esterlerindeki ester bağlarını kırar
Nükleolitik
• Ribonükleaz
• Deoksiribonükleaz
Nükleik asitler Nükleik asitleri ayırır
Entrokinaz Bu enzim inca barsağın duedonum kısmında mikrovilluslarında bulunur. Pankreastan salgılanan bir zimojen olan tripsinojenin protein peptid zincirini kısaltarak aktif formu olan tripsine çevirir. Tripsin diğer pankreas zimojenlerini aktif forma çevirir. Tripsin
• Sefalik safha
• Gastrik safha
• İntestinal safha
ŞEKİL 5.11 Pankreas salgıları yapan hücreler
Pankreastan salgılanan başlıca proteolitik enzimler; tripsinojen, kimotripsinojen prokarboksipeptidaz ve elastazdır. Pankreastan salgılanan tripsinojen enzimi barsak epiteli tarfından salgılanan enterokinaz tarafından aktif hale getirilir. Meydana gelen tripsin hem tripsinojeni hemde diğer proteolitik enzimleri aktifleştirir. Pankreas salgısı sinirsel ve hormonal mekanizmalarla düzenlenir. Sinirsel Düzenleme: Midede sefalik safha başladığı zaman vagus sinirleri ile pankreasa da impulslar iletilir ve pankreas asinuslarına orta derecede bir enzim sekresyonu olur. İnce barsağın yukarı kısımlarında besinin bulunması başlıca iki hormonun sekretin ve kolestosistokinin salgılanmasına sebep olur ki bunlar pankreasın bol salgı yapmasını sağlarlar. Parasempatik sinirlerin sindirim kanalını uyarması bezlerin salgı miktarını artırır. Ancak intestinal bezler sempatik uyarımla inhibe olurlar.
ŞEKİL 5.13 Sindirimde görev yapan başlıca salgı hücreleri
• Gastrin hormunu; midedeki G hücrelerinden salgılanır. Mukoza gelişimini uyarır, mide asidi ve pepsin salgılanmasını uyarır, mide motilitesini artırır.
• Kolesistokinin hormonu; endokrin hücreler, üst GĠS, distal ileum ve kolondan salgılanır. Safra kesesinin kasılmasını artırır ve pankreasın enzim salgısını uyarır.
Mide boşalmasını geciktirir, barsak motilitesini artırır.
• Sekretin hormonu; önce barsak S hücrelerinden salgılanır. Pankreas ve safra kesesinde bikarbonat sekresyonunu uyarır. Mide asidi salgısını azaltır.
• Gastrik inhibitör peptid (GIP), Vazoaktif intestinal polipeptid (VIP), Motilin de etkili hormonlardandır.
ŞEKİL 5.13 Sindirim hormonları ve mekanizmaları.
Safra kesesi boşaltılması Sekretinle pankreas salgısının uyarılmasıyla olur. Sekretin ince barsakların proksimal kısmının mukozasında prosekretin halinde bulunan ufak bir polipeptidir Kan dolaşımı ile pankreas salgıların salınmasına yol açar. Besinin barsakların proksimal kısmında bulunuşu buradan kolesistokinin salgılanmasına sebep olur. Sekretin gibi kolesistokininde kana geçerek safra salgısının salgılanmasına yol açar. Karaciğer hücreleri tarafından yapılan safra duktus sistikus yoluyla safra kesesine getirilerek biriktirilir ve konsantre edilir. Günlük safra salgısı 500-700 ml arasında olup, pH'sı 7,0-8,0 dır. Kesenin azami hacmi 40–70 ml. kadardır. Safra içindeki safra tuzları, safra asitleri, kolesterol, biluribin konsantre edilir. Su, sodyum ve klor kese mukozasından absorbe edilir.
Enterohepatik dolaşım
Safra tuzları ve diğer maddelerin yinelenen döngüyle karaciğerden atılması, bunların daha sonra bağırsak mukozasından geçerek tekrar karaciğer hücreleri tarafından alınması ve tekrar bağırsağa atılması sağlar. Safra salgısı 500–700 ml arasında olup yanlızca yüzde 5 kısmı atılır diğer kısmı elireke tekrar kullanılır. Safranın 2 işlevi vardır. Bunlardan birincisi, yağların sindirim ve emilimindeki işlevidir. Safra asitleri yağların pankreas lipazı tarafından parçalanabilecek küçük parçalara ayrılmasını sağlarlar. Ayrıca yağların sindirim ürünlerinin barsak mukozasından emilim ve taşınmasına yardım ederler. Safranın ikinci işlevi ise kolesterol ve bilirubin gibi yıkılım ürünlerinin atılmasını sağlamaktır. Bir kimyasal madde alınmasından sonrasında sindirim sistemi tarafından absorbe edilir ve hepatik portal sistem girer. Vücudun geri kalan ulaşmadan önce karaciğerden portal damar yoluyla geçer. Karaciğer, aktif ilacın(yada kimyasalın), sadece bir kısmını (az miktarda) dolaşım sisteminin geri gönderir, bazen kimyasal madde yada ilaç çok fazla metabolize olur. Bu duruma karaciğerden ilk geçiş etkisi (First pass effect) denir. Bu durumda, ilacın biyolojik olarak kullanılabilirliğini azalır ya da kimyasal maddenin etksisi sınırlandırılır.
ŞEKİL 5.13 Hepatik portal
İlk geçişte elimasyona çok fazla oranda uğrayan ilaçların oral yolla değil diğer yollardan (parenteral) verilmesi tercih edilir. İlk geçişte eliminasyona uğrayan ilaçlar genellikle çok fazla lipofiliktirler. Bu nedenle, emilimleri %100’e yakındır. Ancak, sistemik biyoyararlanımları %50’nin altındadır. Dolayısıyla, bu tip ilaçların oral ve parenteral dozları arasında da büyük farklar vardır.
İnce Barsak Salgısının Yapısı
Barsak epitel hücreleri günde yaklaşık 2000 ml salgı yaparlar. Salgı ekstrasellüler sıvı niteliğinde olup, pH'sı 6,5 – 7,5 arasındadır. İnce barsak salgılarında, tripsini aktive eden enterokinaz ve az miktarda da amilaz dan başka hemen hemen hiç enzim bulunmaz. Ancak mukozadaki epitel hücreleri çok miktarda sindirim emzimlerine sahiptir. Bunlar; peptidazlar, sükraz, maltaz, izomaltaz, laktaz ve barsak lipazıdır. Duodenumun ilk birkaç santimetrelik kısmında, başlıca pilor ile pankreas sıvıları ve safranın duodenuma boşaldığı yer olan vater papillası arasında Brunner bezleri bulunur (Mukus salgılar). Liberkühn kriptaları entrokinaz salgılanmasından sorumludur. Brunner bezlerinden müküs salgısına neden olan faktörler: Direkt dokunma uyarımları veya mukozayı tahriş edici maddeler, Aynı zamanda mide sekresyonunda da artışa yol açan vagal uyarı, İntestinal hormonlar, özellikle sekretin. Sempatiklerin uyarılması Brunner bezlerini kuvvetle inhibe eder.
• Duodenum- Brunner Bezleri
• Liberkühn Kriptaları(entrokinaz)
İnce bağırsakla kalın bağırsağın bağlantı kısmında bulunan körbağırsak insanda çok küçülmüşken atlarda ve domuzlarda sellüloz sindirimi yapılabilmesi için çok gelişmiştir.
Kemirici tavşanlarda ise çok uzun yapılı olan bu kısımda ek olarak B vitamini sentezlenir.
Körbağırsaktaki salgının büyük bölümü müsin'dir. Müsin sindirim kanalını mekanik etkilerden korumasının yanısıra bağırsak duvarını bakteriyel aktiviteye karşı korur. Aynı zamanda atık maddelerin birbirine yapışarak şekillenmesini sağlar. Sindirim ile ilgili enzim sekresyonu olmamasına karşın kalın bağırsaklara ulaşan içerikten mukoza hücreleri aracılığıyla su inorganik tuzlar bazı kısa zincirli yağ asitleri ve glukoz emilimi sağlanır.
Kalın Barsak
Kalın barsaklarda yegâne önemli salgı müküs salgısıdır. Salgı miktarı 60 ml, pH 7,5 – 8,0 dir.
Kalın barsakta müküs salgısı barsak duvarını sıyrılmalara karşı korur, feçes partiküllerini
Hepatik portal Portal ven kan akımı: 1000 – 1200 ml/dak. kadardır. Portal ven karaciğere gelen oksijenin %72’sini taşır.
birbirine yapıştırır ve kitle oluşturan bir madde görevi yapar. Salgı artışı motilite artışı ile birlikte görülür.
ŞEKİL 5.14 Kalın barsak
Sindirim Kanaldaki Kontraksiyonlar
1-Tonik kontraksiyonlar Besinlerin karıştırılması ve peristaltik olarak itilme hızını, segment içindeki devamlı basıncın miktarını, sfinkterlerdeki tonik kontraksiyonlarda barsak içeriğinin hareketine karşı sfinkterlerin gösterdiği direncin derecesini belirler.
2-Ritmik kontraksiyonlar Gl yolda bazen 15–20/dk, bazen de 2–3/dk kez oluşurlar. Bunlar Sindirim yolunun son kısmı olan kalın barsaklar, besinin karıştırılması ve yürütülmesi gibi devirli görevlerin yerine getirilmesini sağlarlar. Kalınbarsaklarda su, Na+ ve diğer minerallerin absorbsiyonu yapılmaktadır. İleumdan kalınbarsaklara her gün 1000-2000 ml kimus geçer, bu kimusun 200-250 ml si kalın barsaklarda yarı katı feçese çevrilmektedir. Kalınbarsakların kuvvetli absorbsiyon yetenekleri vardır.
Sindirim kanalındaki başlıca Sfinkterler
ŞEKİL 5.15 Sindirim sistemi bulunan sfingterler
• Hipofaringiyal - Üst özofagus sfinkteri
• Kardia - Gastro özofageal sfinkter
• Pilor sfinkter
• İleoçekal sfinkter
• Anal sfinkterler
Besinlerin Kimyasal sindirimi
Sindirim temel olarak iki basamakta yapılır:
1. Mekanik Sindirim: Besinlerin enzim kullanılmadan fıziksel olarak parçalanmasına mekanik sindirim denir. Ağızda dişler, mide ve bağırsaklarda ise kaslar yardımıyla gerçekleşir. Mekanik sindirimin amacı besinlerin sindirim yüzeyini artırarak enzimlerin etkisini hızlandırmaktır. Mekanik sindiri büyük molekülleri kücük moleküllere ayırmaktır.
2. Kimyasal Sindirim: Besinlerin su ve enzimler yardımıyla parçalanmasıdır. Ağızdan bağırsaklara doğru kimyasal sindirim artar. Kimyasal sindirim besinleri en küçük yapı taşına kadar ayırmaktır.
Protein sindirimi
Diyetteki proteinler sindirim sistemindeki proteolitik enzimler ve peptidazlar tarafından amino asitlerine parçalanırlar. Proteinler, ince barsaklardan emilemeyecek kadar büyüktürler bu sebeple amino asitlerine kadar parçalanmaları gerekir. Ancak çok az miktarda olmak üzere bazı küçük proteinler(2-3 peptidlik oligopeptidler) ve peptitler barsak tarafından doğrudan emilebilirler(alerjik reaksiyona yola açar). Proteinaz ve peptidazlar, mide ve bağırsak mukoza hücrelerinde, pankreas hücrelerinde, oluştuğu organın kendisinin sindirilmemesi için aktif olmayan proenzim (zimojen) şeklinde oluşurlar ve salgılandıktan sonra parçalanma suretiyle aktif hale gelirler. Mide mukoza hücrelerinden salgılanan 42500 molekül ağırlıklı pepsinojen, HCl etkisiyle 35000 molekül ağırlıklı aktif pepsin haline dönüşür. Pepsin, optimal olarak 5’ten küçük pH’da etkili bir endopeptidazdır.
Pepsin, seçimli olarak polipeptit zincirindeki tirozin, fenilalanin, glutamat ve aspartat gibi amino asitlerin oluşturduğu peptit bağlarını parçalar ve peptonları oluşturur. Tripsin, pankreastan 24500 molekül ağırlıklı inaktif tripsinojen şeklinde salgılanır. Tripsinojen, ince bağırsakta enteropeptidaz veya tripsin etkisiyle aktif tripsin haline dönüştürülür. Tripsin, bir endopeptidazdır; aktif merkezinde serin (183.AA) ve histidin (46.AA) bulunur.Tripsin, peptonlardaki arjinin ve lizin gibi bazik amino asitlerin oluşturduğu peptit bağlarını parçalar.
Kimotripsin, pankreastan kimotripsinojen şeklinde salgılanır ve tripsin etkisiyle α-kimotripsin şekline dönüştürülür. αααα-kimotripsin, bir endopeptidazdır. α—kimotripsin, peptonlardaki fenilalanin, tirozin, lösin ve triptofanın oluşturduğu peptit bağlarını parçalar. Elastaz, proelastaz şeklinde salgılanır. Proelastaz da tripsin vasıtasıyla elastaz şekline dönüştürülür.
Elastaz, elastindeki nötral alifatik zincirli amino asitlerin oluşturduğu peptit bağlarını parçalar. Mideden ince bağırsağa gelen polipeptitler, ince bağırsak lümeni içinde tripsin, kimotripsin, elastaz gibi Endopeptidazlar ve karboksipeptidaz A, karboksipeptidaz B, aminopeptidaz gibi Ekzopeptidazların etkisiyle oligopeptitlere, dipeptitlere ve amino asitlere parçalanırlar. Karboksipeptidaz B, prokarboksipeptidaz B şeklinde salgılanır.
Prokarboksipeptidaz B de tripsin etkisiyle aktif olan karboksipeptidaz B şekline dönüştürülür. Bir ekzopeptidazdır; oligopeptitlerin karboksil ucunda arjinin ve lizin gibi bazik amino asitlerin oluşturduğu peptit bağlarını parçalar. Aminopeptidaz, oligopeptitlerin amino ucundaki peptit bağlarını ve dipeptitleri parçalar. Midede ısı ve HCl etkisiyle
Liziz biyo moeküllerdeki (polimeri oluşturan monomerlerin) C-C, C-O, yada C-N bağların kırılmasıyla parçalanması ve çift bağların oluşmasıdır.
denatüre olan proteinler, midede ve ince bağırsaklarda proteinaz ve peptidazlar yardımıyla parçalanırlar.
ŞEKİL 5.16 Protein sindirimi
Bağırsaklara gelen proteinin iki kaynağı vardır. 70–100 g diyetle alınan 35–200 g endojen kaynaklı proteindir. Endojen kaynaklı proteinlerin kaynağı bağırsaktan salgılanan enzimler ve proteinler veya intestinal epitel hücrelerinin yıkılmasından ortaya çıkar. Polipeptid zincirini oluşturan aminoasitler arasındaki peptid bağının hidrolizi (proteoliz) zincirin her iki ucundaki ilk peptid Ektopeptidaz, iç kısımlarındaki peptid bağlarına etki eden Endopeptidazlarla olmaktadır. Protein sindirimi gastrik, pankreatik ve intestinal fazlara ayrılmaktadır.
Protein sindirimi proteinler sindirim kanalında proteolitik enzimlerle amino asitlere parçalanır . Emilim amino asitler yada küçük peptidler halinde gerçekleşir
Di ve tripeptidler H iyonuna bağlı kotransport, Mono amino asitlerin Na bağlı transportu ve son olarak düşük sayılı polipeptidlerin transitozla barsak epiteline alınması.
a- Gastrik Protein Sindirimi
Mide mukozasında bulunan 30 milyona yakın salgı hücresinden salgılanan sıvı midede protein sindirimini başlatmaktadır. Mukoza hücrelerinden gastrin, esas hücrelerden pepsinojen, parietal hücrelerden ise 0,16 M HCL, 0,007 M KCL, intrinsik faktörve ATPaz içeren bir sıvı salgılanmaktadır. Denatürasyonla polipeptid zincirinin katlanmasının açılması sağlanır ve bu açılmada proteine proteazların etkilemesini kolaylar.
Gastrin, parietal ve esas hücrelerden HCL ve pepsinojen salgılanmasını uyaran bir hormondur. Pepsinin, prekürsörleri ya pH 5’den daha düşük ortamda intramoleküler reaksiyon ile veya aktif pepsin ile aktive edilir. pH>2 olduğu durumlarda, serbestleşmiş peptid pepsine bağlı kalır ve oeosin aktivitesi için bir inhibitör gibi davranır. Bu inhibisyon pH nın 2’ye veya daha aşağı inmesi ile ortadan kalkar.
Duedonumdaki Brünner ve Lieberkühn bezleri tarafından salgılanan bapırsak sıvısında bulunan Kolesistokinin (pankreozmin), polipeptid yapısında bir hormon olup pankreas zimojen granüllerinde bulunan proenzimlerin salıverilmesini sağlamaktadır. Yine duedonum ve jejunumdan salgılanan sekretin, pankreas kanalından su ve bikarbonat salgılanmasını uyarmaktadır.
b- Pankreatik Protein Sindirimi
İnce bağırsak salgısı içerisinde bulunan Enteropeptidaz (Enterokinaz) inaktif form tripsinojen (inaktif zimojen) molekülünün N ucundan bir hekzapeptidi uzaklaştırarak aktif tripsin oluşturmaktadır. Aktif tripsin (zimojen) aktive edildiği gibi diğer pankreatik zimojenleri Elastaz, Kimotripsin, Karboksipeptidaz A ve B’yi aktive eder. Elastaz, glisin ve alanin gibi küçük ve yüksüz yan grubu olan aminoasitlerin oluşturduğu peptid bağlarını hidroliz eder. Pankreas için potansiyel bir tehlike oluşturan proenzimlerin etkisine karşı pankreas kendini korumak için pankreatik tripsin inhibitör (PTI) adı verilen küçük bir protein sentezlemektedir. Bu protein, biyokimyada bilinen en güçlü kovalent olmayan bağ ile tripsinin aktif kısmına bağlanarak, tripsini aktive etmektedir. Pankreas kanalının tıkandığı durumlarda pankreasta başlayabilen zimojen aktivasyonu, dokunun kendi proteininin sindirilmesine ve akut pankreatit diye isimlendirilen hastalık tablosunun ortaya çıkmasına yol açmaktadır.
c- İntestinal Protein Sindirimi
Aminoasitler en fazla jejunumdan olmak üzere ince bağırsağın her üç kısmından aktif taşıma ile lümenden bağırsak hücresine alınmaktadır. Aminoasit alımı için fırçamsı kenarın membran Na+ bağımlı Simport Sistemi, karşı yöne Na+ u taşıyan ATP bağımlı Na+
Pompası Sistemi ile fonksiyonel işbirliği içerisindedir. Bu, glukozun taşınmasında olduğu gibi indirekt aktif bir prosestir. Benzer şekilde fırçamsı kenarda di ve tripeptid transportu H+ bağımlı simportu ile enterosite taşınır. Kapiller taraftaki Na+ bağımlı transport sistemi iyon dengesini sağlar. Bu iki H+ bağımlı ve Na+ bağımlı sistem, di ve tripeptidlerin kolaylaştırılmış transportunu sağlayarak onlrı hepatik portal sisteme geçirir.
ŞEKİL 5.17 Amino asitlerin Na bağlı sekonder aktif taşıma mekanzimaları.
Bazı durumlarda bağırsak mukozasındaki defekt nedeniyle proteinler tamamen hidroliz olmadan emilmektedirler. Yabancı proteine veya oligopeptidlere karşı vücutta oluşması sonucunda alerjik reaksiyon ortaya çıkmaktadır. Non tropikal sprue (çöliak) hastalığında buğday proteini olan gluten hidroliz olmadan bağırsaktan emilerek organizmada alerjik yanıta yol açmaktadır. Hergün metabolize edilen 500 g aminoasitin 400 g kadarı yeniden protein sentezinde kullanılmakta, geri kalanı ise çeşitli katabolik yollara girmektedir.
Besinlerle kg vücut ağırlığı başına 30-60 g protein, normal azot dengesinin sağlanması bir yetişkine (asgari 20 g) yetmekle beraber ortalama 100 g protein alımı sağlığa uygun bir beslenme olarak önerilmektedir. Aminoasit yapımında kullanılan ön maddelerden α ketoasitler: Bir aminoasidin karbon iskeletine uyan α ketoasit organizmada mevcutsa o aminoasit endojen olarak sentezlenir ve bunu amino transferazlar gerçekleştirir.
İnce bağırsak lümenindeki amino asitlerin hemen hemen hepsi ince bağırsağın orta kısmından, intestinal villuslerin hücreleri tarafından emilirler ve emilen amino asitlerin çoğu portal kana geçerek karaciğere taşınırlar . Amino asitlerin emiliminde Na kotranstportu kullanılır. Bazı di ve tripeptidler H kotransportu İle alınabilir, Küçük peptidler transitozla hücre içine alınır.
Sindirilen proteinlerden oluşan serbest amino grup asitlerin duodenumda kalış süreleri çok kısadır. Absorbe edilen amino asitler portal dolaşımla karaciğere taşınırlar. Bebeklerde peptitler de (globulinler) absorbe edilirken erişkinlerde sadece amino asitler bağırsaklardan emilebilir. Temel olarak amino asitlerin emilimi bağırsak epitelindeki ATP iel çalışan aktif transports sistemlerine( Na- Amino asit ATPaz ve H-Amino asit ATPaz)bağlıdır.
Taşıyıcı proteinin özelliğine göre en az dört tip amino asit taşıma sistemi vardır:
Di ve tripeptid üzerinde kana karışan oligopeptidler alerjik reaksiyonlara neden olur. Alınan tüm amino asitler karaciğer üzerinde sistemik dolaşıma katıldığı için karaciğer amino asit vücuda ihtiyaca göre proteinler halinde verir.
L-aminoasitlerin intestinal lümenden alınımı için;
1- Kısa ve polar yan zincirli aminoasitler (serin, Thr ,Ala) için nötral aminoasit simporter
2- Aromatik veya hidrofilik yan zincirli aminoasitler (Phe, Tyr, Met, Val, Leu, İle) için nötral aminoasit simporter
3- İmino asit simporter (pro, OH-pro) 4- Bazik aminoasit simporter (Lys, Arg, Cys) 5- Asidik aminoasit simporter (Asp, Glu) 6- β aminoasit simporter (β Ala, Tau)
Karbonhidrat sindirimi
Doğada hem ααα α hem ββ (1,4) ββ endoglukozidazlar olduğu halde, ikinci grup insanda bulunmaz. Bu nedenle insanlar sellülozu sindiremez. Amilopektin ve glikojen de αααα(1,6) bağları içerdiğinden αααα-amilazın etkisiyle ancak daha küçük dallı oligosakkaridler (limit dekstrinler) açığa çıkar.
Ağız: Karbohidratların sindirimi ağızda başlar tükrük içinde bulunan alfa amilaz uzun polisakkarit zincirlerinin ağız içinde parçalamaya başlar. Parçalama işlemi nötür pH değerlerinde yapılır. tükürük αααα-amilazı, amilopektin ve amilozdaki α(1→4) glikozid bağlarını rastgele parçalayarak küçük moleküllü dekstrinlerin oluşumunu katalizler. α-amilaz, polisakkaritlerdeki iç bağları hidrolizler.
ŞEKİL 5.17 Niaşastanın alfa amilaz yıkımı.
Mide: Karbonhidrat sindirimi midede geçici olarak duraklar, çünkü yüksek asidite tükürük α-amilazını inaktive eder.
Pankreas: İnce barsaklarda sindirim sürer. Asidik mide içeriği ince barsaklara gelince, (g.i.) mukozadan sekretin salgılanır, bunun etkisiyle de pankreastan salınan bikarbonat pH'yı nötralize eder. Bir diğer g.i. hormon olan Kolestosistokinin etkisiyle salgılanan pankreatik αααα-amilaz sindirimi sürdürür. (yine αααα(1,4) bağlarını kırar.) Besin maddeleri mideden duodenuma geçtiğinde, karbonhidrat sindirimi, bikarbonat (HCO3
−
−
−
−) ve pankreas αααα-amilazı içeren pankreas özsuyunun (Pankreas özsuyu, duodenuma günde 1,5 litre kadar salgılanmaktadır.) etkisi ile devam eder. Pankreas αααα-amilazı, polisakkaritlerdeki αααα(1→→→→4) glikozid bağlarını hidrolize eder ve sonuçta maltoz, izomaltoz ve 3-8 glukozil kalıntısı içeren limit dekstrinler oluşur.
Barsaklar: Karbonhidrat sindiriminin son aşaması intestinal mukoza hücrelerince sentezlenen oligo ve disakkaridazlar ile gerçekleştirilir. Enzimler yoğun olarak jejunumun üst kısmındaki mukozal hücre yüzeylerinde bulunurlar.
Limit dekstrinlerdeki ααα(1→α →→6) glikozid bağlarının hidrolizi, ince bağırsak epitel → hücrelerinin salgısı olan ince bağırsak salgısında bulunan ince bağırsak 1,6-glikozidazı etkisiyle olur. Limit dekstrinlerdeki dallı durumun ortadan kalkması ve αααα-amilazın tamamlayıcı rolüyle en sonunda trisakkaritler ve disakkaritler oluşur ki genellikle
oluşan maltoz ve izomaltoz disakkaritleridir. Sindirim tamamlanınca glukoz, galaktoz ve fruktoz açığa çıkar.
Karbohidrat ve Monosakkaritleri Emilimi: Disakkaritler, ince bağırsak epitel hücresi zarında yerleşik uygun disakkaridazlar tarafından tutulurlar; geçiş sırasında hidrolizlenerek monosakkaritlere ayrılırlar ve böylece oluşan monosakkaritler ince bağırsak epitel hücresi içine ve oradan kana geçerler. Maltaz, izomaltaz, sakkaraz ve laktaz, ince bağırsak epitel hücrelerinin fırçamsı kenarında yerleşmiş olarak bulunan enzimlerdir.
Duodenum ve jejunumun üst kısmı diyet şekerlerinin büyük kısmını absorbe eder.
ŞEKİL 5.17 Nono sakkaritlerin barsak lümeninden emilim mekanizmaları
İntestinal hücrelere glukoz alınması için insülin gerekmez. Ancak her şekerin emilme mekanizması farklıdır. Galaktoz ve glukoz mukozal hücrelere, hem aktif transportla (Na ile birlikte) hem de kolaylaştırılmış transportla (spesifik bir taşıyıcı ile) taşınırken, fruktoz, kolaylaştırılmış difüzyon ile emilir. Glukoz ve galaktozun mukoza hücrelerini terk etmesi ise, kolaylaştırılmış transport ve basit difüzyonla olurken, fruktoz muhtemelen pasif difüzyonla portal dolaşıma girer. Na bağımlı olanlar florhizin, bağımsız sistemler ise sitokalazin B ile inhibe olur.
Karbonhidratların sindirimi Amilaz, bitkilerde bulunan nişastayı, bir disakkarit olan maltoza katalizleyen enzimdir. İnsanlarda, tükürük bezleri ve pankreasta salgılanır. Besinlerin çiğnenmesi sırasında nişastayı ve öteki büyük karbonhidrat moleküllerini daha basit maddelere parçalar. Alfa amilaz canlı organizmalarda çok bol bulunan bir enzimdir. İnsanın ve memeli hayvanlardan birçoğunun sindirim sisteminde, biri pityalin adıyla bilinen ve tükürük bezlerinde üretilen; öbürü amilopsin adıyla bilinen ve pankreas tarafından incebağırsağa salgılanan iki alfa amilaz önemli rol oynar.
Karbonhidrat sindiriminde farklı dokulardan salgılanan enzimler görev alır: Lingula amilaz, Gastrik amilaz, Pankreaktik amilaz enzimleri görev yapar. Temel olarak uzun bir sakkarit zinciri önce daha küçük zincirlere en sonunda ise glikoz, fruktoz ve galaktoz haline getirilir.
ŞEKİL 5.18 Monosakkarit emilim mekanizması
1. GLUT1 ve GLUT3, tüm memelilerde bazal glikoz alınması gerçekleştirir. GLUT1 ve GLUT3 hücrelerin metabolik faaliyetleri için gerekli olan glikozu sağlar.
2. GLUT2, karaçiğer ve pankreatik beta hücrelerinde bulunur. Yüksek Km değerine sahip olduğundan ancak yüksek konsantrasyonlarda (15-20mM) bu hücrelerde çalışır. Böylece yüksek kan glikoz seviyelerinde karaçiğer ve pankreatik beta hücrelerin gereken uyarıyı ve aktivasyonu sağlar. Örneğin pankreasın beta hücrelerinden insulin sağlılanmasını sağlar.
Benzer şekilde yüksek kan glikoz seviyelerinde karaciğer hücrelerinin glikoz alması sağlanır.
3. GLUT4, Km değeri 5 mM olup insülin varlığında kas ve yağ dokusunun glikoz alınmasına olanak tanır.
4. GLUT5, Fruktoz transferi yapan taşıma proteini olup ince barsakta yer alır. Fruktoz barsak epitelinden özel bir protein (GLUT5) aracıyla kolaylaştırılmış diffüzyonla taşınır.
Karbonhidratların sinidirim sonunda en fazla ortaya çıkan glikoz sinidirimi aktif taşıma mekanizmasıyla yapılır.
ŞEKİL 5.19 GLUT tipleri ve Na bağlı glikoz taşınması GLUT
Glukoz taşıyıcı 1 (ya da GLUT1) ayrıca, çözünen taşıyıcı alilesi 2 olarak da bilinir, kolaylaştırılmış glikoz taşıyıcı elemanı 1 (SLC2A1)uniporter(tek bir molekül tek yönde taşır), insanlarda SLC2A1 geni tarafından kodlanan bir proteindir. GLUT1 glukoz taşınmasını kolaylaştıran bu protein memeli hücrelerinin plazma zarlarında bulunur
İnsülin hormonun yağ ve kas hücrelerinde glukoz alımını düzenlemesine olan etkisi son yıllarda aydınlatılmıştır. Son kanıtlar insülin etkisinin hücrede çoklu yollar olduğu göstermektedir.
Hormona bağlı olan aktivasyonda, reseptör bağlı olarak, bir dizi tirozin fosforilasyonuna katalizörlük eder. Bunlardan biri, insülin reseptör substrat (IRS) protein ailesidir, protein kinaz C gibi protein kinazlann uyarılması ile sonuçlanan, fosfatidilinositol 3-kinaz yolağının aktivasyonunu başlatan lipid yıkının bulunduğu G proteini olan TC10, aktivasyonu sağlar.
TC10 ise aktin filamentin(mikro filament) hücre iskeletinin değişikliklere yol açmasına adaptör protein CIP4 ile sağlar. Bu olaylar sonunda eksositoz gibi hücresel faaliyetler düzenlenebilir. Bu yollar kolaylaştırıcı glukoz transporter GLUT4 ile yağ ve kas hücrelerinde glikoz alını kontrol edilebilir.
Glikoz barsak epitelinde sekonder aktif taşıma sistemiyle Sodyuma bağlı olarak taşınır. Glikozun emilimi SGLT1 proetienlerince kontransport ile yapılır. Barsak epiteli alınan monosakkaritlerin hepatik portal katılması ise farklı tipteki kolaylaştırılmış diffüzyon yapan proetinlerce yapılır.
ŞEKİL 5.20 Farklı dokulardaki farklı tipteli glikoz taşıma proteinleri.
Yağların sindirimi
Yağların sinidirimi özellikle barsaklarda yapılır. Buna karşın ağızda(lingual lipaz) ve midede (gastrik lipaz) vardır. Kolesterol ve kolesterol esterleri ağızda ve midede değişikliğe uğramadan ince bağırsağa gelirler. Mideden ince bağırsağa gelen kimus, asit reaksiyondadır; safra ve pankreas sıvısı tarafından nötralize edilir. Nötralize kimus içindeki lipidler üç basamakta sindirilirler. Yağlar organizmada yapı ve enerji maddesi olarak kullanılır.
Yağların fiziksel sinirimi ince bağırsakta başlar ve tamamlanır. Ligual lipaz ağızda yetersiz sindirim yapar. Gastrik Lipaz esasen bir tributinaz'dır. Tereyağındaki tributine etki eder.
Temel sindirim barsakta yapılır. Sekretinin uyarmasıyla pankreastan yağların sindirimi için lipaz enzimi salgılanır. Kolesistokinin hormonu ise kan yoluyla karaciğeri uyararak, oniki parmak bağırsağına safra sıvısının (öd sıvısı) salgılanmasını sağlar. Safra salgısı, yağları daha küçük parçalara ayırarak bir çeşit mekanik sindirim gerçekleştirir. Yağ damlacıklarının yüzeyini
yağ asitleri ve gliserole parçalanmasını sağlar. Lipitler safra kesesinden salgılana safra tuzları ile pankreastik lipaz ile parçalanır. İnce bağırsak mukoza hücresinde yağ asitleri, koenzim A ile aktiflendikten sonra 2-monogliseridlerle esterleşirler ve tekrar trigliserid oluştururlar. Az miktarda emilen 1-monogliseridler de, pankreatik lipazdan farklı bir lipaz etkisiyle gliserole parçalandıktan sonra trigliserid sentezi için kullanılırlar. İnce bağırsak mukoza hücresinde 2- monogliseridlerden oluşan eksojen trigliseridler, az miktarda serbest kolesterol, kolesterol esteri ve fosfolipid ile biraraya gelirler; bir protein tabakasıyla da kaplanarak suda çözünebilir ve transport edilebilir şilomikronları oluştururlar. Şilomikronlar da lenf sistemi yoluyla dolaşıma katılırlar. Şilomikronlarda ağırlıkça % 2 oranında protein, %1 oranında serbest kolesterol,
%3 oranında kolesterol esteri, %9 oranında fosfolipid, %85 oranında trigliserid bulunur.
Şilomikronlar başlangıçta Apo B48 ve Apo A içerir. Daha sonra dolaşım sürecinde HDL ile etkileşme sonucunda Apo E ve lipoprotein lipazı aktive eden ApoCII apolipoproteinleri şilomikronlara katılır.
Lipaz adı Kısaltma Konum Bilgi
Pankreatik lipaz PNLIP sindirim sıvısı En iyi enzim etkinliğini elde etmek için pankreatik lipaz, pankreas tarafından salgılanan, kolipaz adlı başka bir proteine gerek duyar
Lizozomal lipaz LIPA Lizozomun içi Lizozomal asit lipaz veya kolesteril ester hidrolaz olarak da bilinir
Hepatik lipaz LIPC endotel Hepatik lipaz, kandaki lipoproteinlerdeki lipitler üzerine etkir, düşük yoğunluklu lipoproteinler (LDL) oluşturur .
Lipoprotein lipaz LPL veya
"LIPD"
endotel Lipoprotein lipaz,VLDL tarafından taşınan trigliseritleri hidroliz ederek hücrelerin yağ asitleri elde etmelerini sağlar.
Hormon duyarlı lipaz LIPE hücre içi
Gastrik lipaz/lingal lipaz LIPF sindirim sıvısı
Endotel lipaz LIPG endotel
Safra tuzlarının
Safra tuzları karaciğer hücreleri tarafından kolesterolden oluşur ve safra tuzlarının sekresyonu sırasında günde 1 -2 gram kadar kolesterol de safraya sekrete edilir. Günde 1–2 litre kadar safra salgılanır. Safra ADEK ve kolesterol emilimi için gereklidir. Safranın başka bir görevi zararlı maddelerin vücudtan uzaklaştırılmasıdır. Safra tuzu oluşumu ve sekresyonunda bir yan ürün olduğu düşünülmektedir. Kolesterol saf suda hemen tamamen çözünmezdir. Safradaki safra tuzları ve lesitin kolesterole fiziksel olarak bağlanarak çözünür olan ultramikroskopik miçeller oluştururlar.
Sekretinin uyarmasıyla pankreastan yağların sindirimi için lipaz enzimi salgılanır
Kolesistokinin hormonu ise kan yoluyla karaciğeri uyararak, oniki parmak bağırsağına safra sıvısının (öd sıvısı) salgılanmasını sağlar.
Safra salgısı, yağları daha küçük parçalara ayırarak bir çeşit mekanik sindirim gerçekleştirir.
Yağ damlacıklarının yüzeyini genişleterek lipaz enziminin etkinliğini arttırmış olur.
Lipaz enzimi, su ile birlikte yağların, yağ asitleri ve gliserole parçalanmasını sağlar
ŞEKİL 5.21 Safra tuzunun yapısı
Safra hemoglobin yıkım ürünü olan Billirubin ve biliverdinin vucuttan uzaklşatırılmasını sağlar. Safra karaciğer hepatositlerince sürekli olarak salgılanır. Karaciğer tarafından salgılana safranın safra kesesinde deponır ve konsantre edilir. Safra sindirim sırasında tekrar emilierek Entrohepatik dolaşımla karaciğere geri döner.
Karaciğer
Karaciğer kandaki birçok kimyasal maddenin miktarını düzenler ve safra bazı maddeleri safra ile atar. Safra ayrıca yağların sindirim ve emilimine yardımcı olur. Mide ve bağırsakları geşen tüm kan, karaciğer geçerek dolaşıma katılır. Karaciğer sindirim sisteminden gelen bu kanı işler ve dengeler ve vücut kullanımı için uygun hale getirir. Karaciğer aynı zamanda, ialç gibi yapancı maddelerin metabolize edildiği en önemli organdır. Kısaca Karaciğer yaşam için temel organlardan biridir. Sindirim kanalından emilen besinlerin işlendiği ve diğer vücut kısımlarının yararlanması için bazılarının depolandığı bazılarının ise hemen dolaşıma verildiği bir organdır.
Hem ekzokrin hemde endokrin çalışan bir bezdir ve 500’ün üzerinde farklı kimyasal reaksiyon gerçekleştirerek yaşamımızda önemli bir rol oynar. Karaciğer vucuda bulunan en büyük bezdir(1.4 kg) . Karaciğer: Kanını Filtreler, Kan pıhtılaşma faktörleri dahil olmak üzere proteinlerini yapar, vitaminleri, şeker, yağlar ve başka besin maddeleri depolar, hormonlarını düzenler, yağ sindirerek için gerekli safrayı sağlar.
Detoksifikasyon - , karaciğer bulaşıcı organizmalar, alkol, ağır metaller, ilaçlar, kimyasallar, zehirli yan ürünler ve kandan diğer zehirler detoxifiye eder. Bu fonksiyonu olmayan, insan vücudu kirliliği baş edemez.
Sindirim - Karaciğer safra, sindirimi ve yağların absorbe etmek için gereken maddeleri üretir.
Vücudu yardımcı sindirim maddesi safra yardımı ile yağ sindirimi , ek olarak Vitamin A, D, E ve K olmak bazı vitaminler, emilir.
Sentez - Karaciğer enzimleri, hormonlar, kan proteinleri, pıhtılaşma faktörleri ve bağışıklık faktörleri dahil olmak üzere önemli proteinleri üretmektedir. Karaciğer ayrıca vücuda enerji ve hormonlar metabolizmasında önemli ve büyümeyi düzenleyen bir yapı taşı oaln kolesterolü üretir.
Safra
Safranın bileşenleri:
• Su
• Kolesterol
• Lesitin (bir fosfolipit)
• Safra pigmentleri (bilirubin ve biliverden)
• Safra tuzları (sodyum glikokolat ve sodyum taurokolat)
İşleme - Vucudumuza ağız yoluyla ve/veya nefes veya deri yoluyla giren hemen hemen her şey Tarfında kontrol edilir. Vücudun biyokimyasal fabrika olarak da anılan, karaciğer, kan dolaşımındaki tüm maddeleri metabolize eder.
Depolama - Karaciğer hücreleri vucudun diğer hücreleri için gerekli olan, demir, bazı vitaminler, mineraller ve glikojen gibi birçok önemli maddeyi depo ader.
Karaciğerin temel fonksiyonları:
Safra tuzlarıyla yağların emülsifye edilmesi
Bilirubin üretilmesi
Biyo moleküllerin depolanması
Gilikojen, yağ, vitaminlerin, bakır ve demir depolanması
Biyo moleküllerin bir birine dönüştürülmesi
Detoksifikasyon
Amonyumun üre haline getirilmesi
Fagositoz yapan Kupffer hücreleriyle bakteri ve yaşlı eritrositlerin yok edilmesi
Kanda bulunan bir çok proteinin sentez edilmesi Albuminler, fibrinogen, globulinler, heparin, pıhtılaşma faktörleri(faktör I-XIII)
Karaciğerin Karbonhidrat Metabolizması :Glikojenin depo edilmesiyle karaciğer glikozun fazlasını kandan alıp depo eder ve glikoz kansanrasyonu düşmeye başladığı zaman da tekrar kana verir. Buna karaciğerin glikoz tamponlaına fonksiyonu adı verilir. Büyük miktarda karbonhidrat içeren bir yemekten sonra, karaciğeri çalışmayan kişide kan şekeri konsantrasyonu normal olana göre üç kat artış gösterir. Glikoneojenez de, kanda glikozun normal düzeyde kalmasına yardımcı olur. Glikoz konsantrasyonu normalin altına düşmeye başladığı zaman önemli miktarda glikoneojenez gerçekleşir. Bu durumda büyük miktarda amino asidin glikoza çevrilmesi de kandaki glikoz konsantrasyonunun normale döndürülmesine katkıda bulunur
Karaciğerin Yağ Metabolizması :Enerji elde etmek üzere nötral yağlar ilk olarak gliserol ve yağ asitlerine ayrılır. Daha sonra yağ asitleri beta oksidasyonla iki karbonlu asetil köklerine ayrılır. Bunlar da asetilkoenzim A (asetil CoA)’yı oluştururlar. Asetil koenzim A, sitrik asit siklusuna girerek okside olur ve büyük miktarda enerji sağlar. Beta oksidasyon vücuttaki bütün hücrelerde yapılırsa da karaciğer hücrelerinde bu olay özellikle hızlıdır. Karaciğer oluşan asetil-CoA'nın hepsini kullanamaz. İki molekül asetil CoA’nm birleşmesiyle oluşan asetoasetik asit çok kolay erir ve karaciğer hücrelerinden ekstraseliiler sıvılara geçip, bütün vücuda taşınarak dokular tarafından absorbe edilir. Dokular da asetoasetik asidi tekrar asetil-CoA’ya çevirerek normal yoldan okside ederler. Bu nedenlerle, karaciğer yağ metabolizmasından büyük ölçüde sorumludur.
Karaciğerin Protein Metabolizması: Amino asitlerin, enerji için kullanılmadan ya da karbonhidrat veya yağlara çevrilmeden önce deaminasyonu gerekir. Vücutta öteki dokularda, özellikle böbreklerde az miktarda deaminasyon olursa da, ekstrahepatik deaminasyon karaciğerdekine kıyasla çok önemsizdir. Karaciğer, üre oluşumuyla vücut sıvılarından amonyağı uzaklaştırır. Deaminasyon işlemlerinin ürünü olan büyük miktardaki amonyağa, barsaklarda bakterilerle sürekli olarak yapılıp kana absorbe edilen amonyak da katılır. Bu nedenle karaciğerin üre yapımı ile ilgili fonksiyonu kaybolduğunda, plazma amonyak konsantrasyonu hızla yükselir ve hepatik koma ile ölüm görülür. Gerçekten de, karaciğer kan akımı çok azaldığı zaman bile seyrek olarak, portal venle vana kava arasındaki şantlarda görülür- çok miktarda amonyak kanda birikerek toksik bir durum yaratır.
Karaciğerin en önemli işlevlerinden biri de, bazı amino asitlerin sentezini yapması ve amino asitlerinden önemli kimyasal bileşikleri oluşturmasıdır. Örneğin, esansiyel olmayan amino asitlerin hepsi karaciğerde sentez edilebilir. Bu amaçla ilk olarak, yapılacak amino asitle aynı bileşimde keto asit (keto oksijen dışında) sentez edilir. Daha sonra amino kökü, uygun amino asitlerden bir çok traıısaminasyon aşamalarından sonra transfer edilerek keto oksijen grubunun yerine yerleştirilir.
1- Amino asitlerin deaminasyonu,
2- Üre oluşumu ile amonyağın vücut sıvılarından uzaklaştırılması, 3- Plazma proteinlerinin oluşumu,
4- Vücuttaki metabolik olaylar için önemli amino asitlerin ve öteki maddelerin birbirine dönüştürülmesi
1- Diğer vücut fonksiyonları için enerji sağlayacak yağ asitlerinin büyük bir hızla oksidasyonu,
2- Lipo-proteinlerin çoğunun oluşumu,
3- Büyük miktarda kolesterol ve fosfolipid sentezi,
4- Büyük miktarlarda karbonhidrat ve proteinin yağa dönüşümü.
1- Glikojen depolama,
2- Galaktoz ve fruktozu glikoza çevirme, 3- Glikoneojenez,
4- Karbonhidrat metabolizmasının ara ürünlerinden bir çok önemli kimyasal maddelerin oluşturulması.
ŞEKİL 5.22 Karaciğerde diğer dokulardan gelen azotlu atıkların üre olarak atılması
Karaciğerin Diğer Metabolik Fonksiyonları
Vitaminlerin Depo Edilmesi: Karaciğerin vitaminleri depo etme özelliği vardır. Hastaları tedavi etmede karaciğerin iyi bir vitamin kaynağı olduğu uzun süreden beri bilinmektedir.
Karaciğerde en fazla depo edilen A vitaminidir.
Karaciğerin Demiri Ferritin Şeklinde Depolaması. Vücutta, kandaki hemoglobinde bulunan demir dışında, demirin en büyük bölümü normalde karaciğerde ferritin şeklinde depo edilir.
Karaciğer hücrelerinde, demirle az ya da çok miktarlarda birleşebilen bir protein olan apoferitin bol miktarlarda bulunur. Böylece, vücut sıvılarında demir miktarı arttığı zaman, apofertinle birleşerek ferritini oluşturur ve gerektiğinde başka bir yerde kullanılmak üzere hepatik hücrelerde saklanır. Dolaşımdaki vücut sıvılarında demir düşük bir düzeye indiğinde ferritin demiri serbestletir. Böylece, karaciğerdeki apoferitin-feritin sistemi bir demir deposu görevi yaptığı gibi, kan demirinin tamponu işlevini de yürütür.
Kan Pıhtılaşması ile Karaciğerin İlişkisi. Karaciğerde yapılan ve koagiilasyon işleminde kullanılan maddeler fibrinojen, protrombin, akselerator globiilin, faktör MI ve bir çok diğer önemli koagülasyon faktörleridir. Karaciğerde protrombin, faktör VII, IX ve X’un oluşumundaki metabolik olaylar K vitaminini gerektirir. K vitamini yokluğunda bu maddelerin konsantrasyonu çok düştüğünden pıhtılaşma hemen hemen tamamen ortadan kalkar(walfarin K Vitamini yerine geçerek pıhtılaşmayı engeller).
İlaçların, Hormonların ve Diğer Maddelerin Karaciğer Tarafından Uzaklaştırılması.
Karaciğerdeki aktif kimyasal ortamın sulfonamid, penisilin, ampisilin ve eritromisin gibi çeşitli ilaçları zehirsizleştiıerek safra ile vücuttan uzaklaştırdığı iyi bilinmektedir. Aynı şekilde iç salgı bezlerinden salgılanan östrojen, kortizol, aldosteon gibi tüm steıoid hormonlar ve tiroksin de karaciğer tarafından ya kimyasal olarak değiştirilir ya da atılır. Böylece karaciğer haıabiyetinde, çok defa bu hormonlardan birinin ya da bir çoğunun vücut sıvılarında birikmesi, hormonal sistemin aşırı faaliyetine yol açar. Ayrıca, vücuttan kalsiyum da önce karaciğerden safraya sekresyona uğrar, daha sonra barsağa geçerek feçesle uzaklaştırılır.
1- Vitaminlerin Depo Edilmesi
2- Kan Pıhtılaşması ile Karaciğerin İlişkisi 3- Demir Depolanması
4- İlaçların, Hormonların ve Öteki Maddelerin Karaciğer Tarafından Atılması
ŞEKİL 5.23 Karaciğerdeki farklı metabolitlerin durumu
Bilirubinin Safra İle Atılması :Biluribin çok toksik bir maddedir. Safra yoluyla atılması Karaciğer ‘in en önemli fonksiyonlarındandır. Biluribin eritrosit yıkımı soununda hemoglobin yıkımından oluşur. Eritrositler 120 günlük yaşamları sonunda doku makrofajları tarafından fagosite edilir. Hemoglobin ilk olarak globin ve heme ayrılır ve hem halkası açılarak;
a- Serbest demir, kanda transferrinle taşınır
b- Dört pirol çekirdeği düz bir zincir yaparak safra pigmentlerini oluşturur.
Ürobilinojen Oluşumu : Barsaklara geçen bilirubinin yaklaşık yarısı bakteriler tarafından suda kolay eriyen ürobilinojene çevrilir. Ürobilinojenin bir kısmı barsak mukozasından kana absorbe edilir. Bunun büyük kısmı karaciğerden tekrar barsağa çıkarılır, yüzde 5'i de böbreklerden idrara atılır. Hava ile temas eden idrarda, ürobilinojen ürobiline oksitlenir.
ŞEKİL 5.24 Ürobilinojen oluşumu
Vücuttaki diğer organlar yalnız arteriyel sistemden kan sağladığı halde, Karaciğer iki sistemden kan alır:
Kan arterlerden kapillerlere, oradan da venlere akar. Venler de bu kanı kalbe taşırlar. Bunun bir istisnasını portal venler oluşturur. Portal venler, kanı ikinci bir organa taşırlar. Hepatik portal ven, sindirim sistemindeki organlardan aldığı kanı karaciğere taşır. Bağırsak duvarındaki kapiller besinleri absorbe ederler. Besin değeri yüksek olan bu zengin kan, superior mezenterik vende toplanır. Bu ven taşıdığı kanı (splenik ven ile birleşerek) hepatikportal vene boşaltır. Hepatik portal ven aynı zamanda inferior mezenterik ven aracılığıyla bağırsakların alt kısmından dönen ve splenik ven aracılığıyla dalaktan gelen kanı alır. Aldığı bu kanı, karaciğere taşır. Kan karaciğer kılcal damarları içinde akarken, karaciğer hücreleri besin maddelerini kapillerden uzaklaştırır. Kapillerdeki kan, hepatik venlere açılır. Bunlarda v. cava inferior’a akar.
1- A.hepatika yolu ile arteriyel sistemden
2- Vena porta yolu ile sindirimden gelen portal kanı alır.
Homestasi ve Boşaltım
sistemi fizyolojisi
Canlıdaki iç dengenin nasıl korunduğu, su, elektroit, atık madde,
ozmoregülasyonun nasıl yapıldığıBoşaltım sistemi boşaltım maddeleri ve
organları hakkında bilgiler.
Homestazi
Hücre dışı sıvı içinde bulunan iyon ve besinler hücrelerin canlı kalmasını sağlar. Tüm hücreler aynı ortam içinde yaşarlar-hücre dışı sıvıda. Bu nedenle hücre dışı sıvı vücudun iç ortamını ya da yüz yıl önce, 19. yüzyıl büyük Fransız fizyoloğu Claude Bernard’ın ifade ettiği biçimiyle milieu interieur’u oluşturur. Hücreler bu iç ortamda yeterli derişimde oksijen, glikoz, farklı iyonlar, aminoasitler, yağlar ve diğer yapıtaşları bulunduğu sürece yaşar, büyür ve özel işlevlerini yapabilirler. Fizyologlar tarafından kullanılan homeostaz terimi, iç ortamın (hücredışı sıvı), yaklaşık olarak sabit koşullarda korunması anlamına gelir. Vücuttaki tüm organ ve dokular bu sabit koşulları korumaya yardım etmek üzere bir görev üstlenmiştir. Örneğin akciğerler, hücreler tarafından kullanılan oksijeni karşılamak üzere hücre dışı sıvıya sürekli oksijen sağlarlar; böbrekler iyon derişimini sabit tutar, sindirim sistemi besinleri sağlar. Uzun süre boyunca sabit kalan bir fizyolojik değişken gibi bir şey muhtemelen yoktur. Gerçekte bazı değişkenler gün boyunca bir ortalama değer etrafında çarpıcı değişiklikler gösterse de hala
“dengede” kabul edilebilir. Çünkü homeostazis çeşitli denetlemelerle kontrol edilen, durağan olmayan, dinamik bir süreçtir. Örnek olarak gün boyunca kan glukoz düzeyindeki dalgalanmaları ele alacak olursak; yemekten sonra kan glukoz düzeyi neredeyse 2 katına çıkabilir. Normal düzeyden bu kadar büyük bir yükselme ‘sabit’ olarak kabul edilemez. Önemli olan glukoz yükseldikten sonra dengeleyici mekanizmaların hızla, ters yönde aşırıya kaçmadan (normal düzeyin altına inmeden) glukoz düzeylerini normal sınırlara çekmesidir. Glukozu normal düzeylere getirilmiş birinin akciğer hastalığından kaynaklanan kanda anormal yüksek karbondioksit düzeyi gibi ölümcül olabilecek bir sorunu olabilir. Yani sonuç olarak diyebiliriz ki bir kişinin bir değişken için homeostatik olabileceğini fakat başka bir değişken için olmayabileceğini fark etmek gerekir.
Bölüm
6
Hayatın devamı için canlının iç ortamının değişmez tutulması şarttır. Bu sıvı ortam; hücreler arası sıvı= interstisyel sıvı= iç ortam olarak tanımlanır ve hücrelerin atmosferi gibidir. Hücreler yaşamları için her türlü maddeyi bu sıvı ortamdan alır ve metabolizma sonucu oluşturdukları ürünleri de bu ortama boşaltırlar. Hücrelerin yaşamlarını sürdürebilmeleri, iç ortamın sıcaklık ve kimyasal içerik yönünden (pH= Hidrojen iyonu konsantrasyonu ve ozmatik güç gibi) sürekli olarak değişmez tutulmasına bağlıdır. İç ortamın değişmez tutulması işi “homeostasis”
olarak tanımlanır. Organizmada dolaşım, solunum, boşaltım ve sindirim gibi sistemler sürekli olarak homeostasisi sağlamak için çalışırlar.
Canlılarda bulunan bütün organ, sistem ve hücreler, mükemmel bir iş birliği, uyum ve denge içerisinde görev yaparlar. Bu yapıların böyle ahenkli bir şekilde görev yapmasıyla vücutta bir iç denge meydana gelir. Homeostaz(Homeostasi), hücre dışı gerçekleşen olaylar karşısında hücrenin kendi metabolizmasını korumasıdır. Organizmanın iç dengesinin belirli koşullarda sabit tutulmasıdır. homeostazi ile vücut sıcaklığı, kandaki su, madensel tuz, karbondioksit ve üre yoğunluğu kontrol altında tutulur. Hücrelerin yaşamlarının devamlılığının saglanması için iç ortamın sabit ya da degismez kosullarda tutulması gereklidir. Metabolik faaliyetler, yaşayan her hücrede devamlı görünürler ve ilgili iç çevreyi ya da vücudun durumunun sürekliliğinin (dengesini-düzenliliğini) korunması için dikkatlice ayarlanmalıdırlar. Vücudun iç durumunun dinginliği dış çevrede koşullar değişse bile iç dengenin sürekliliği ile bağlantılı bu otomatik koruma eğilimine homeostazis denir. Yasayan organizmaların bir takım fiziksel ve kimyasal özellikleri (ısı, pH, önemli moleküllerin kimyasal konsantrasyonları gibi) her zaman sabit, degismez kalmak zorundadır. Tüm fizyolojik ve kimyasal işlemler (metabolizma) su ile gerçekleşir. O nedenle, suyun olmadığı bir ortamda yaşamdan söz edilemez. Bu nedenle suyun korunması, alınması fazlasının atılması tüm metabolik reaksiyonlar için kritik öneme sahiptir.
Suyun dengesi homeostaz için en önemli faktördür.
Suyun vücudumuzda farklı birçok işleve sahiptir. “Maddelerin hücre içine ve dışına taşınmasını sağlar” Hücredeki faaliyetler için gerekli olan katı maddeleri çözer ¨ Vücut ısısını düzenler. Vücut sıvılarının fizyolojik ve kimyasal işlemlerinin devamlılığını sağlar.
Homeostazis, canlı yapısını belli sınırlar içerisinde ve değişmez bir şekilde tutulmaya çalışılır.
Vücudumuz, hücre düzeyinde gerekli ayarlama ve değişiklikleri yaparak, yani içten ve dıştan gelen çeşitli etkilere karşı gerekli tepkileri göstererek bu dengeyi korumaya çalışır. Bu denge korunduğu sürece, yani homeostazis değişmez tutulduğu sürece, hayat sorunsuz olarak devam eder. Örneğin Vücudumuzun belli bir sıcaklığı vardır. Vücudumuzu oluşturan hücrelerin normal fonksiyonlarını sürdürebilmeleri için de bu sıcaklığın korunması gerekir. Hava sıcaklığı normal olduğu sürece, bu yönden bir sorun ortaya çıkmaz. Ancak çok soğuk bir ortamda bulunduğumuz zaman, vücut sıcaklığının dengelenmesi gerekir. Bunun için yüzeyel (deri) arterler daraltılır. Böylece, buralara fazla kan gitmesi engellenerek sıcaklık kaybı önlenir. Tersine çok sıcak ortamlarda vücut sıcaklığının düşürülmesini sağlamak için yüzeyel arterler genişletilir.
Bu suretle deri bölgesine daha fazla kan gönderilerek, sıcaklığın deri yoluyla dışarıya verilmesi sağlanır. Bu mekanizma da yetmezse terleme olayı devreye girer. Bununla, sıcaklığın buharlaşma yoluyla azaltılması sağlanır. Bu örnekte de görüldüğü gibi vücudumuz, içten ve dıştan kaynaklanan bu gibi etkilere karşı gerekli cevabı vererek homeostazisi korumaya çalışmaktadır.
Geribildirim
Feedback (geribildirim) bildirimde yanıt, kendini oluşturan uyaranı azaltır. Kan glukoz düzeyinin düzenlenmesi, Kan O2-CO2 düzeylerinin düzenlenmesi, Vücut ısısının düzenlenmesi, Vücut sıvılarının asitliğinin düzenlenmesi buna örnek verilebilir. Pozitif Geribildirim ise bildirimde yanıt, kendini oluşturan uyaranı artırır. Bu durumda mekanizma sürekli artış yönünde kontrol sinyali oluşturur. Doğum sırasında uterus kasılmaları bebeğin başını uterus boynuna doğru yeterince güçlü biçimde itmeye başladığında gerilen uterus boynundan başlayan uyanlar uterus gövdesindeki kaslara iletilerek bu kasların daha güçlü kasılmasını sağlar. Uterus kasları kasılır ve duvarları gerilirken, uterustan kalkan sinyaller sinirler aracılığıyla arka hipofize iletilir. Hipofiz bezi uterus kasılmalarının güçlü bir uyarıcısı olan oksitosin hormonu salgılayarak yanıt verir. Oksitosine yanıt olarak uterus daha fazla kasıldıkça uterus duvarları daha fazla gerilir ve hipofize daha fazla sinyal gönderilir, bu, daha fazla oksitosin salınmasına neden olur. Kısır halka gibi görünen bu döngü bebek doğana kadar devam eder. Doğum olayında oksitoksin salgılanması uterus kaslarının kasılmasını artırır. Doğum boyunca bu olay artarak devam eder. Doğum sonunda ise pozitif geribildirim yol açan etki (doğum) yol olmasıyla mekanizma durum sonlanır.
Kanın pıhtılaşması pozitif geribildirimin işe yarayacak biçimde kullanılmasına bir örnektir. Bir kan damarı yırtıldığı ve bir pıhtı oluşmaya başladığı zaman, pıhtılaşma faktörleri adı verilen bir dizi enzim, pıhtının kendi içinde aktive edilir. Bu enzimlerden bazıları diğerleri üzerine etki ederek pıhtının hemen yakınındaki bölgede bulunan aktifleşmemiş enzimleri aktifler ve pıhtının büyümesini sağlar. Bu süreç damardaki delik kapanıp kanama duruncaya kadar devam eder.
Pozitif geribildirimin bir başka önemli kullanım yeri sinir sinyallerinin oluşumudur. Bir sinir lifi zarının uyarılması, zarda bulunan sodyum kanallarından hücre içine bir miktar sodyumun sızmasına neden olur. Lif içine giren sodyum zarın potansiyelini değiştirir, bu da daha fazla kanalın açılmasına, zar potansiyelinin daha da fazla değişmesine ve yine daha da
fazla kanalın açılmasına yol açar. Böylece hafif bir sodyum sızıntısı hücre içine çok miktarda sodyum girişi patlamasına yol açar, bu da sinir aksiyon potansiyelini oluşturur.
Oluşan aksiyon potansiyeli, lifte hem hücre içinde, hem de hücre dışında elektrik akımları oluşturur ve yeni aksiyon potansiyellerini başlatır. Olay, uyarı sinir lifinin tüm sonlanmalarına ulaşıncaya kadar devam eder.
Bazı durumlarda da pozitif geri bildirim ölüme yol açabilir. Örneğin; bazen pıhtılaşma mekanizması kendiliğinden işlemeye başlar ve istenmeyen pıhtıların oluşumuna neden olur. Çoğu akut kalp krizi, koroner arter içinde yer alan bir aterosklerotik plak üzerinde oluşmaya başlayan pıhtının arter tamamen tıkanıncaya kadar büyümesi nedeniyle ortaya çıkar.
İkinci olumsuz örnekte; normalde kalp dakikada 5 litre kan pompalar. Normalde 1 litre kan kaybından sonra negatif geribildirim yoluyla kalbin pompa etkinliği normale dönerken; eğer birdenbire 2 litre kan kaybedilirse vücutta kalan kan miktarı kalbin etkin bir pompa olarak çalışmasına yetmez. Sonuçta arteryel kan basıncı düşer ve koroner damarla kalbe ulaşan kan miktarı azalır. Bu, kalp kasının zayıflamasına ve pompa etkinliğinin daha da azalmasına neden olur. Koroner damarlara ulaşan kan daha da azalır, kalp biraz daha güçten düşer. Bu süreç tekrar tekrar kendini yineler ve ölümle sonuçlanır. Burada her bir geribildirim aşamasının kalbin daha da zayıflamasına neden olur.
ŞEKİL 6.2 Pozitif feed back mekanizması
Refleks ve yerel homeostatik yanıtlar
Duyu reseptörlerinin uyarılmasıyla efektör (yanıt) organda meydana gelen istemdışı hareketlere refleks denir. Belirli bir uyarana özgü istemsizdir, önceden tasarlanmamış ve öğrenilmemiş “yapıda bulunan” yanıtlardır. Tipik bir refleks arkının 5 bileşenden (reseptör, afferent yol, entegrasyon merkezi, efferent yol, efektör organ) oluşur. Reflekslere ek olarak yerel homeostatik yanıtlar denilen başka bir biyolojik yanıtlar grubu da homeostaz için büyük öneme sahiptir. Bunlar dış veya iç çevrede bir değişiklik ile (bu bir uyarandır) başlatılır ve uyarana karşılık veren bir net etki ile hücre aktivitesinde değişmeye neden olur.
ŞEKİL 6.3 Pozitif feed back mekanizması
Reflekse benzer şekilde yerel yanıt da, bir uyarandan türeyen olaylar zincirinin bir sonucudur.
Refleksten farklı olarak bütün seri, sadece uyaran alanında meydana gelir. Örneğin, bir dokunun hücreleri metabolik olarak çok aktif olduğunda hücreler arası sıvıya bölgesel kan damarlarını genişleten maddeler salgılar. Oluşan kan akımı artışı o bölgeye ulaştırılan yakıt ve oksijen oranını artırır. Yerel yanıtların önemi her bir vücut alanına yerel kendini düzenleme mekanizmaları sağlamasıdır1. Şekilde endokrin, parakrin (hücreler arası) ve otokrin (hücre içi) olarak yerel homeostatik yanıtlar gösterilmektedir
ŞEKİL 6.4 Pozitif feed back mekanizması
Isı dengesi
Hayvanlardaki dolaşım sisteminin en önemli rollerinden biri sıcaklık düzenlemesidir.
Kanın bir ısıtıcı ya da soğutucu sıvı rolü oynaması, büyük ölçüde, söz konusu organizmanın sıcakkanlı yani yüksek bir sıcaklığı, birçok enzim aktivitesi için optimuma yakın bir değerde koruyan ya da soğukkanlı olmasına bağlıdır. Daha sonra göreceğimiz gibi, kan kimyasının ve dokulardaki gaz alış verişinin büyük kısmı bir hayvanın fizyolojisinin bu özelliğine bağlıdır. Metabolik hız hücre metabolizması, karbohidratların, yağların ve
proteinlerin oksidasyonuyla açığa çıkan enerjinin bir kısmını yakalayıp ATP’deki yüksek enerjili fosfat grupları içindeki enerjiye dönüştürür. Fakat bu işlemde, enerjinin kabaca yüzde 60 kadarı yitirilir yitirilen bu enerji ise metabolizmayı termodinamik açıdan çok elverişli kılar. Bu enerjinin büyük kısmı ısı olarak açığa çıkar. Hayvanların büyük çoğunluğu ve bitkilerin tümü, bu termal enerjinin büyük kısmını hızla çevrelerine vererek kaybederler. Böyle hayvanlar soğukkanlılar olarak bilinirler. Daha kesin terim- ler poikilotermik (“değişken sıcaklığa sahip”) ve ektotermik (dışarıdan ısıtılan) dir.
Hayvanın sıcalığı büyük ölçüde dış kaynaklardan geldiği için, vücut sıcaklığı çevre sıcaklığına bağlı olarak dalgalanmalar gösterir. Vücut sıcaklığı, dinlenme durumunda, çevredeki ortamla, özellikle ortam suysa, hemen hemen aynıdır.
Bir organizmanın metabolizması, sıcaklığa yakından bağlıdır. Aktif organizmanın toleranslı olduğu dar sıcaklık sınırlarında, metabolik hız standart koşullar altında organizmanın oksijen kullanma hızıyla ve/ya da karbondioksit üretme hızıyla ölçülür- çok düzenli bir biçimde, artan sıcaklıkla birlikte artar, sıcaklık düşünce azalır. Metabolik hız ile sıcaklık arasındaki ilişki, genellikle Q10 adı verilen bir değerle ifade edilir. Bu değer, sıcaklıktaki her 10°C’lik yükselmede, hız artışını ölçer. Eğer hız, her 10°C’lik yükselmede iki katma çıkı- yorsa Q10 2, üç katına çıkıyorsa Q10 3, vb. denir. Metabolik hızın en sık aldığı Q10 değeri 2’dir. Bir hayvanın 0°C’deki metabolik hızına X diyelim. Eğer bu hayvanın metabolik hızının Q10 değeri 2’yse, bu durumda 10°C’de bu değer 2X, 20°C’de 4X, 30°C’de 8X ve 40°C’de 16X olacaktır. Sıcaklık yükseldikçe hızın daha çabuk artmasına dikkat ediniz. bu tipte bir eksponansiyel artış, sıcaklık arttıkça eğimi dikleşen bir eğri verecektir.
Bekleneceği gibi, ektotermik hayvanların aktivitesi, çevrelerindeki sıcaklık değişimlerinden kesin olarak etkilenir. Sıcaklık yükseldikçe (dar sınırlar içinde) daha aktif, sıcaklık düştükçe hareketsiz ve uyuşuk olurlar. Bu yüzden bu hayvanlar, etkin olarak işgal edebilecekleri habitatlarla sınırlı kalırlar, çünkü bu habitatlardaki sıcaklıkların insafına kalmışlardır. Kuşkusuz, birçoğu, iç sıcaklıklarını kısa bir süre için de olsa çevre sıcaklığının üzerine çıkartabilmek ve böylece sınırlarını bir dereceye kadar genişletmek için, güneş altında durmak gibi davranış adaptasyonları geliştirmişlerdir.
Az sayıda hayvan, memeliler ve kuşlar, metabolizmalarının egzergonik tepkimeleri sırasında üretilen sıcaklıktan yararlanabilirler. Bunun için bazı mekanizmalar geliştirmişlerdir- yağ, kıl, tüy vb. ile yalıtılmış olmak gibi. Ne var ki, bu mekanizmalar çevreye sıcaklık kaybını yavaşlatırlar. Böyle hayvanlara genellikle sıcak kanlılar adı verilir.
Biyologlar homeotermik (“sabit sıcaklığa sahip”) terimini kullanırlar.
Son yıllarda endotermik (içten ısıtılan) terimi, giderek artan bir kabul görmüştür.
Vücut içinde sıcaklık üretilen hayvanlarda, vücut sıcaklığı oldukça yüksektir-genellikle çevre sıcaklığından daha yüksek- ve çevre sıcaklığı büyük dalgalanmalar gösterse bile, nispeten sabittir. Buna uygun olarak da endotermlerin metabolik hızları, yüksek bir düzeyde sabit olarak tutulabilir ve bunlar çok aktif olarak kalırlar. Böylece, bunlar, çevre sıcaklığına, ektotermlerden daha az bağımlıdırlar ve çok daha çeşitli habitatları, kendi çıkarları için kullanma şansına sahiptirler.
ŞEKİL 6.9 Terleme ve titreme olaylarıyla vucud sıcaklığını sabit tutulması.
Endotermikliğin bir diğer avantajı, homeotermlerin ateşlenebilmesidir. Ateşlenme, genellikle hastalıkların istenmeyen yan etkisi olarak düşünülür ve ateşi düşürmek için aspirin gibi ilaçların alınması önerilir. Halbuki ateşin (sınırlar içinde) bir uyum tepkisi olduğuna inanmak için iyi nedenler vardır. Örneğin eğer balıklar, amfibiler ya da kertenkeleler gibi soğukkanlı hayvanlara yapay bir habitatta değişik sıcaklıklar sağlanırsa, bunlar sıcaklığın 38-39°C olduğu- homeotermlerin çoğunun korumaya çalıştığı sıcaklıkla hemen hemen aynı- bölgelerde toplanma eğilimi gösterirler. Eğer daha sonra bunlar bir bakteriyel hastalıkla enfekte edilirlerse, sıcaklık tercihleri 2-4°C yükselir. 34°, 36°, 38°, 40° ve 42°’lerde tutulan enfekte ektotermlerle yapılan deneyler göstermiştir ki, canlı kalma başarısı, en yüksek sıcaklıklarda en yüksektir. Bu da, hem homeoterminin hem de ateşin yararlı olduğuna işaret eder.
ŞEKİL 6.10 Kurtlarda ters akım sistemi ayaktan sıcaklık kaybının azaltılması ve vucud sıcaklığını sabit tutulması.
Hem endotermik, hem de ektotermik hayvanlarda ve bitkilerde normal metabolik hız, vücut büyüklüğüyle ters orantılıdır; organizma ne kadar küçükse, dokunun gram başına düşen nisbimetabolik hızı o kadar yüksektir. Bunun nedeni, endotermlere bakılarak kolaylıkla anlaşılabilir: Daha küçük hayvanlar, daha büyük bir yüzey/hacim oranına sahiptirler ve bunun sonucunda da birim zamanda çevreye nisbi sıcaklık kaybı daha büyüktür. Vücut yüzeyinden çevreye hızlı sıcaklık kaybına karşın, sabit bir yüksek vücut sıcaklığını korumak için, küçük bir hayvan, besini çok yüksek bir hızda okside etmek zorundadır. Tüketilen besinin nisbi miktarı ve sindirimi, solunum, vb. hızının, azalan büyüklükle birlikte artması nedeniyle, endotermlerin büyüklüğünde bir alt sınır vardır. Yaşayan en küçük memeliler sorekslerdir ve bunların ağırlığı sadece 4 gram civarındadır. Bunlar, her gün kendi ağırlıkları kadar yemek zorundadırlar ve eğer besinsiz kalırlarsa birkaç saat içinde açlıktan ölürler.
Ektodermik hayvanlar ve bitkilerde, büyüklük ve nisbi metabolik hız arasındaki ters orantıyı açıklamak daha zordur. Soğukkanlı organizmalar metabolik sıcaklıklarını çevreye verdiklerinden ve sıcaklık kaybına normalde metabolizmada bir artışla tepki göstermediklerinden, daha büyük vücut ve bununla birlikte gelen daha küçük yüzey/hacim oranı, bir şekilde sıcaklık kaybını geciktirecek ve korunan sıcaklık, metabolizmayı hızlandıracaktır. Gerçekten de bitkilerde ve ektotermlerde daha büyük gövdenin neden daha düşük nisbi metabolik hızlarla korelasyon içinde olduğu hiçbir zaman tam olarak açıklanamamıştır. Bir olası faktör, artan büyüklüğün genellikle hayvanlarda iskelette ve diğer bağ dokularda, bitkilerde ise destek fibreleri de ve olgun ksilemlerde orantısız bir artışa yol açtığıdır; bir kızılağaç, bir papatyadan ve bir timsah, bir kertenkeleden çok daha fazla destek yapısı gerektirir. Bu dokular, metabolik olarak nispeten inaktif olduklarından, organizmanın tümünün birim ağırlığı başına düşen ortalama metabolik hız, bu az aktif; fakat gerekli yapısal dokuların oranı arttıkça düşer. Bu, bir embriyonun gelişim sürecinde görülür. Hemen tamamen metabolik olarak aktif hücrelerden oluşan erken embriyo, yüksek bir nisbi metabolik hıza sahipken, geç embriyoda daha az aktif doku tiplerinin oranı artar ve böylece nisbi metabolik hız düşer.
ŞEKİL 6.3 Isı denegesinin homotermlerde korunması
Isıtma Yeryüzünün birçok bölgesinde çevre sıcaklığı 39°C’den düşüktür. Bu, endotermlerin çoğunun kendilerini aktif olarak ısıtmak zorunda oldukları anlamına gelir.
Eğer çevre sıcaklığı çok düşük değilse ve hayvan iyi yalıtılmışsa, dolaşım sisteminin sıcaklığı, üretim bölgelerinden vücudun diğer bölgelerine verimli olarak dağıtması koşuluyla, hayvanın kendi metabolizmasıyla üretilen sıcaklık fazlası, bu iş için yeterli olabilir. Eğer bazal sıcaklık üretimi yetersizse, birçok hayvan titreyerek tepki gösterir.
Bu istemsiz izotonik egzersizin sonucu, kaslardan geçen kılcallardaki kanın ısıtılmasıdır; bu sıcaklık, dolaşım sistemi tarafından vücudun geri kalan kısmına taşınır.
Aralarında sorekslerin, yarasaların ve sinek kuşlarının da bulunduğu bazı küçük hayvanlar, homoitermi lüksünü tam olarak kaldıramazlar ve büyük yüzey/hacim oranı nedeniyle, yüksek bir ısınma faturası ile karşı karşıya gelirler. Bunun yerine, bu hayvanlar, vücut sıcaklığının beslenme devreleri arasında azaldığı bir çeşit temporal hemoitermiyi tercih ederler. Hibernatörler, aynı şeyi, saatler yerine haftalar
