Duyu Organları
Görme Organı
İnsan ve hayvanlar için, çevreden alınan bilgilerin en önemli taşıyıcısı ışıktır. İnsan iyi gelişmiş bir göze sahiptir. Gözü görmeyen insanların çevrelerini duygulan ile algıladıkları ve koku alma yetilerini kaybeden kişilere göre, daha fazla çevrelerine dönük olduklarını biliriz. Görme insanda en gelişmiş olan duyudur. Bu nedenle en çok bilimsel çalışma bu alanda yapılmaktadır.
Işık
Radar, radyo ve mor ötesi ışınlardan tutun, röntgen ve gamma ışınlarına kadarki birçok elektromanyetik frekanslar ışık olarak değerlendirilir. Üzerlerine düşen ışığın bir bölümünü yansıtan cisimler, bir kısmını da değiştirir. Bu cisimler fiziksel yapıları nedeniyle ışığın belli frekansındaki kısımlarını yansıtmayıp emer. Yeşil renkli bir cisim, ışığın yeşil olarak algıladığımız dalga boyunu yansıtır. Diğer dalga boyları ise emilir. Böylece, ışık bilgi taşıyıcı duruma gelir. Göz, ışığın bileşimini değerlendirir ve aksiyon potansiyelinin sonucu olarak, beyne bilgi verir. Işığa duyarlılığın temelinde, ışık demetlerine duyarlı bir pigment yatar.
Göz Çeşitleri Kamera Göz
Omurgalı hayvan ve mürekkep balıkları, çevrenin gerçek resmini bir fotoğraf makinası gibi ağsı tabakaya gönderen, kamera göze sahiptir. Bunlar jelsi yapıdaki farklı tabakaların sardığı CAMSI CİSİM'den oluşur. Ağ tabaka (=retina) görme hücreleri taşır. Öndeki tabakalar ışığı kıran yapılara sahiptir. Bunlar, bir mercek, yani saydam bir tabaka, iris ve onların arasındaki su dolu boşluklu alanlardan oluşur İnsan gözünün hareketliliğini göz çukurundaki altı kas sağlar. Gözü lifsi ve bağ doku kökenli sert bir tabaka (=sklera) sınırlar ve korur. Öne doğru bu tabakanın yerini saydam bir tabaka olan kornea alır. iç boşluk saydam sivili iki bölüme ayrılır. Göz merceğinin önündeki ve arkasındaki kısımdır bunlar. Bunlara ön oda ve camsı cisim (=vitreus humor) denir. Göz merceğinin önündeki iris, kendine rengini veren pigmentli hücre içerir. Göz merceği, çapını ayarlıyan, genişletici ve büzücü iki kası yanda taşır. Uyum sırasında kirpiksi kaslar sayesinde değiştirilebilen göz merceği saydam olup epitel kökenlidir. Gözün sıka boşluğunun iç çeperine bitişik retina adlı sinir dokusu vardır. Retina görme alıcıları ve çeşitli nöronlardan oluşur.
Ağ Tabaka (=Retina)
Görme hücreleri omurgalı hayvan gözünün ağ tabakasının ışığa dönük olmayan kısmında yer alır. Görme hücreleri ışığı geçirmeyen pigment hücreleri sarar. Görme hücrelerinden siyah beyazı görenlere "çomak", renkleri algılayanlara "koni" denir. Ağ tabakada 120 milyon çomak, altı milyon "koni" vardır. Bir mm2 de 400 000 görme hücresi, yani almaç hücresi vardır. Nöritler ağ tabakanın iç kısmında KÖR NOKTA'ya. doğru uzanır. Görme siniri göz çeperini burada terkettiği için, kör noktada görme hücresi bulunmaz. Saydam tabaka karşısına gelen ağ tabaka kısmında ise çok sayıda görme hücresi yer alır. Gözdeki SARI LEKE yani MERKEZİ ÇUKUR görmenin en belirgin olduğu yerdir. Görme hücreleri değişime uğramış nöronlardır. Bu nedenle, ışık bilgisi daha bu düzeyde işlenmeye başlar. Aksonları görme sinirini oluşturan gangliyon nöronları, merkezi yapılara doğru, görme iletileri aktarır. Bu nöronlar renk farklılığı, hareket ve kontrastlara duyarlıdır. Görüntünün en son işlenmesi ve çözümü, özellikle de stereoskopik görünümü, artkafa korteksinin görme bölgesinde olur. Görme sinirlen ışığa maruz olmayan kısımlarında DİSK adı verilen yapıları taşır. Diskler dilim gibi olup üst üste dizilen madeni paraları andırır. Burada uyarıya tepki gösteren, ışığa en duyarlı maddeler bulunur.
Görme Purpuru
Görme olgusu, görsel işaretin değişip, ışık enerjisinin sinir iletisine dönüşümüdür. Bu işlem fotokimyasal olup, retinadaki koni ve çomak hücrelerinde oluşur. Bu hücrelerdeki ışığa duyarlı bir pigment, önemli rol oynar.
Gözün ışığa duyarlı bu maddesine RODOPSİN denir. Bu madde OPSİN ve RE-TİNAL adlı proteinlerden oluşur. Retinal, besinle aldığımız "Vitamin Aj" diye bilinen RETİNOL adlı alkalin aldehitidir. Karanlıkta retinalin hidrokarbon zinciri 11. karbon atomundan sonra bükülür ve böylece molekül büyük bir şekil alır. Buna 5/5-FORM, 11-sis-Retinal denir. Retinal aydınlıkta (=ışıkta) uzar, onun bu durumuna Trans-Form veya All-Transretinal denir. Renklerin görülmesi kırmızı, yeşil veya mavi rengi gören üç tip koni sayesindedir.
Rodopsin Çevrimi
Işığın etkisi ile büyük 11-sis-formundan, retinanın all-trans formu oluşur. Bu molekül, opsinden ayrılır. Ayrılma sonucu opsinin yapısı değişir. Opsin bir dizi kimyasal tepkimeyi katalizleyen çok etkili bir enzim haline gelir. Böylece iyon akışı harekete geçerek görme hücresinde RESEPTÖR POTANSİYELİ oluşur. Bu, nöritde aksiyon potansiyellerinin oluşumunu da etkiler. Opsinin enzim etkisi o kadar yoğundur ki, sadece bir ışın kuantı (=az bir miktar) görme hücresine gelse bile, aksiyojn potansiyeli ortaya çıkar. Serbestleşen All-trans-retinal, All-trans-retinole indirgenir. Bundan da İZOMERAZ adlı enzim 11-sis-formunu yapar. 11-cis-retinol tekrar retinale okside olur ve opsin de rodopsine dönüşür
Göze çok miktarda ışık gelince görme hücrelerinde ışık doyumu olur. Bu durum reseptör potansiyelinin üretimi için, oldukça yüksek miktarda uyarının olmasını gerektirir. Göz, bundan ancak 10-15 dakika sonra tekrar tamamen işlev görür. Gözün çeşitli aydınlık şiddetlerine uyum göstermesine ADAPTASYON denir.
Renkli Görme
Koni hücrelerinin içerdiği ışığa duyarlı maddeye İODOPSİN (=iyodopsin) adı verilir. İodopsinin yapısı rodopsine göre az farklıdır; ama etki mekanizmaları aynıdır. İnsan gözünde üç tip koni hücresi vardır. Bu hücreler daha çok mavi-eflatun; yeşil ve sandan. kırmızı renge reaksiyon gösterir. Hücrelerin duyarlı kısımları birbirine benzer. Öyle ki örneğin 500 nm'lik dalga boyundaki mavi ışık en fazla yeşile duyarlı hücreleri uyarır. Aynı şekilde en az miktarda mavi-eflatun ve kırmızıya duyarlı koni hücreleri uyarılır. Gözün görme işlevi bu üç hücre tipinin algılanması sonucunda beyinde ortaya çıkar. Bu yüzden de düzenli ışık tayfının vereceğinden daha fazla renk görebiliriz. Örneğin kahve ve gri renkler için başlı başına bir dalga boyu yoktur. Bunlar beyinin yapay ürünleri olup, çeşitli dalga boylarının karışımı sonucu ortaya çıkarlar, eğer bütün koniler aynı şiddetle uyarılırsa BEYAZ renk görülür. Bazı koni hücrelerinin olmayışı sonucu RENK KÖRLÜĞÜ ortaya çıkar. Örneğin kırmızı renk körleri 520 nm'den daha fazla dalga boyundaki ışığı SARI olarak algılar.
Reseptör Alanları
Ağ tabakasındaki görme hücrelerinin bilgi gönderdiği sevk ve idare nöronları birbirleri ile ağ şeklinde ilişkidedir. Merkezi çukurda her görme hücresi, bir nöritle temas halindedir. Ağ tabakasının periferine (=çevresine) doğru, daha çok görme hücresi, iletici bir nörona bağlıdır. Bu hücrelerin nöritlerinin çok sayıda görme hücresinin bilgisini ilettiği anlamına gelir. Biraraya gelmiş hücrelerin oluşturduğu bu bölgeye RESEPTÖR BÖLGESİ denir. Çeşitli reseptör bölgeleri vardır. Merkezi bölge aydınlatılırsa bunlardan ancak bir kısmı uyarılır. Diğerleri sadece bölge kenarlarının aydınlanması halinde tepki gösterir. Belli bölgeler, özel şekil veya hareket yönlerine uyum gösterir. Bazı konilerde bulunan ve birbirini bütünleyen renkler kendi kendilerine karşıt olarak etki yapar. Örneğin kırmızı bir alan, yeşil ışıkla inhibe edilir. Bu durum renkli kopyaların oluşumuna yol açar.
Uyum (=Adaptasyon)
Kamera göz, retinaya kadar uzanan ışık yoğunluğunu iris diyaframı yardımı ile ayarlar. İrisin kontraksiyonu ile göz bebeği küçültülür. Böylece aydınlık sırasında daha az ışık retinaya gelir. Karanlıkta ise pupilla genişler ve retinaya daha fazla ışık gelir.
Gözün diğer uyum olayları, görme hücrelerini saran pigment hücrelerine az veya çok batmış olmasına dayanır. Görme, renk maddesi miktarı ile göz duyarlılığının farklı oluşu da adaptasyon, yani uyum olayı ile açıklanabilir. Bazı hastalıklarda, örneğin frengide göz bebeğinin ışığa karşı tepki göstermediği bilinir. Omurgalılarda uyum mekanizmasının çalışmasına bağlı olarak dört çeşit göz uyum mekanizması vardır.
a) Balıklarda elastik olmayan göz merceği özel kaslarla ağ tabakaya yaklaştırılır ve böylece uzak görmeye uyum sağlanır. Bunlarda göz dinlenirken yakına ayar edilir.
Limbik Sistem
Ara ve büyük beyin, anatomik yapı ve işlevleri içinde birbirlerinden tamamen ayrılmaz. Ara beynin üstlendiği bazı görevler, komşusu büyük beyince de algılanır. Büyük ve ara beyin arasındaki sınırda yer alan bu işlevsel birime LİMBİK SİSTEM denir. Muhtemelen buradan da evrimsel olarak eskiden beri uygulanan davranış şekilleri sevk ve idare edilir. Bu ise İÇGÜDÜSEL DAVRANIŞ'la ilişki halindedir. Küçük çocuklara karşı duyulan şefkat hissi, kuluçka bakımı veya seksüel davranışın çeşitli bileşenleri vardır. Bunlar büyük bir olasılıkla beynin bu bölümünden kökenlenir.
Büyük ve ara beyin oluşturduğu karşılıklı ilişkilerde, çok sıkı bir sistem meydana getirir. Evrimsel açıdan düşünülürse ara beyin yaşlı, büyük beyin ise gençtir.
Büyük ve Küçük Beyin Arasındaki Ortak Çalışma
Masadaki bardağı kaldıran kaslarımızın adını ve nerede bulunduklarını bilemeyiz. Bizim için önemli olan, bardağı kaldıracağımızı bilmemizdir. Bunların nasıl olacağı, bilinçli olayları sevk ve idare eden, büyük beyin için bilinmemektedir. Buna rağmen bardağı masadan kaldırma hareketi tüm kasların uyum ve koordineli bir şekilde çalışması ile gerçekleşir.
Hareket sevk ve idare edilirken ilgili kasların çalışmasından, küçük beyin sorumludur. Masada bulunan bardağın kaldırılması ile ilgili hareketin bilinçli bir şekilde yapılması kararı, beynin alın kısmındaki asosiyasyon bölgesinden verilir. Burası vücudun hangi bölümünün, hareketi yapması gerektiğine ait bilgiyi taşır. Bardak kaldırma hareketi ile ilgili karar, beyaz maddenin norit hattı kanalı ile kasların tamamı için özel sinir hücresi taşıyan motorik kabuk bölgesine iletilir. Motorik nöronlar ele ve kola kasılmaları için emir verir. Bu ani emirler, hareketin çok kaba ve uyumsuz bir şekilde gerçekleştirilmesine yol açar. Aynı anda ham emir orta beynin norit dallanmaları üzerinden, küçük beyne gelir. Küçük beyinde, kasların en ince hareketi için gereken bilgiyi depolayan programlar vardır. Bunlar yapabildiğimiz tüm hareketleri kontrol eder. Bu programlar kullanıma hazır hale getirilir ve ara beyine iletilir. Sonuçta bardağı yukarı kaldırma emri, omurilik üzerinden kol ve ele iletilir.
Sinir Sisteminde Bilginin İşlenmesi
Büyük Beyin ve Ara beyin Arasındaki Ortak Çalışma
Büyük Beyin
Şiddetli çarpmalara bağlı beyin yaralanmalarında, sol hemisferin ortasındaki bölgenin zarar görmesi önemli bozukluklara yol açar. Dudak, dil ve gırtlak devre dışı kalır. Hasta konuşma yeteneğini kaybeder ve konuşulanları anlayamayabilir. Buradan şu sonuç çıkar: Kafada sadme veya çarpma sonucu zarar gören beyin bölgesi, konuşmanın eşgüdümünü sağlama görevini üstlendiğinden buraya MOTORİK KONUŞMA MERKEZİ adı verilir. Günümüzde beynin çeşitli görevleri sevk ve idare eden haritası çıkarılmıştır. Bu haritalar beyin ameliyatlarında önemlidir. Son zamanlarda ince elektrotlar beyne sokularak daha fazla bilgi ve deneyim kazanılmıştır. Böyle bir ameliyat hasta veya deney hayvanına acı vermez. Çünkü beyin maddesinin acı almacı yoktur. Elektrot üzerinden beyne aksiyon potansiyeli gönderilir. Örneğin elektrot retinanın belli bir bölgesi ile ilişkide olan sinir hücresi ile temas ederse, aksiyon potansiyeli ancak göz aydınlatılması ile iletilir. Beynin belli,bölgelerinin mikroelektrotlarla uyarılması sonucu kaçma, saldırı ve temizleme gibi işlevlerin gerçekleştirildiği görülür.
Büyük beynin kabuğunda (=korteksinde) bilgilerin bilinçli bir şekilde algılanmasına hizmet eden duyusal (=SENSORİK ALAN) ve hareket için emirlerin verildiği MOTORİK ALAN olmak üzere iki kısım ayırdedilir. İnsanda el ve yüz bakımı büyük beyinin kontrolünde gerçekleşir
Aynı şekilde duyarlılığımız ve ellerimizin marifetli oluşu ile mimik ve konuşurken yüz kaslarının uyumu, büyük beynin üstlendiği bu görevleri onaylamak için yeterli olsa gerektir.
Sensorik ve motorik alanların üstlendiği görev ve uygulamalar büyük beyin kabuğunun orta ve arka kısmında toplanmıştır. Kafanın ön kısmında, yani alın loplarında yaralanmalar görülürse, yetenekler devre dışı kalmaz. Beynin bu bölgeleri, bilginin genel olarak birleştirilmesine hizmet eder. Bu nedenle bunlara ASSOSİ-YASYON BÖLGELERİ adı verilir. Bu bölgeler, belki de evrimsel olarak en son ortaya çıkmıştır.
Büyük beynin hemisferleri simetriktir. Ama tam bir karşılaştırma yapılırsa bazı farkların olduğu görülür. Beynin sol yarısı, vücudun sağ bölümünden, beynin sağ yarısı ise vücudun sol bölümünden sorumludur.
Beyin sol hemisferi çevreye yönelik bilgileri algılar. Burası aktif kısım olup, olayları değerlendirir ve gerçekleştirir. Buna uygun olarak da insanların % 90'ının sağ elle işlerini yaptıkları ve bu yüzden solakların çok az olduğu görülür. Beynin sağ hemisferi ise karşılaştırma, gözlem ve özetleme gibi hususları denetler. Bu hemisferin üstlendiği konular genelde dışa vurumu az olan değerler olup, ön plana çıkmazlar.
Ara Beyin
Susama duyusu vücutta suyun eksildiğini ifade eder. Bu durum belli duyu hücreleri tarafından ölçülür ve değerlendirilir. Susama hissine özgü haber ise büyük beyne belli bir fiziksel ölçü birimi olarak değil de, tipik bir susama duygusu şeklinde iletilir. Susama hissini (=duygusunu) ara beyin verir. Korku, kızgınlık ve sevinç duyguları da benzer şekilde oluşur. Beyin kabuğu sadece bilinçli tepkimeleri sevk ve idare eder. Duyguların oluşumuna katılmaz. Ara beyin, büyük beyin için üzüntü hissini üretir ve vejetatif sinir sistemine gerekli bilgiyi iletir. Böylece yüzün kızarmasına neden olunur. Ara beyin, merkezi sinir sistemi ve vejetatif sinir sistemi arasında da sevk ve idare istasyonudur.
Beyin
Beyin, birbiri ile kaynaşmış çok sayıda kemik plakasından oluşan kafatasında bulunur. Omurilik, beynin arkasındaki delikten çıkıp kafatasını terkederek omurga boyunca uzanır. Sinir dizinleri birçok küçük delikten çıkarak, kafada bulunan organlara gider. Kafatası örtüsünün hemen altında beyini saran sert bir beyin zarı bulunur. Bunun altındaki zar gevşek bir doku olup, liquor tarafından sarılır. İçbeyin zarının hemen altında beyin yer alır ve bu zar çok sayıda kan damarı içerir
İnsanoğlunun da dahil olduğu Hominidae familyasına giren bazı canlıların beyinlerinin cm3 olarak ortalama hacimleri değişiktir. Örneğin beyin hacmi (cm3 olarak) maymunda 394, goril de 411 olduğu halde Pekin insanında 1046, Neandertal insanında 1438; cro magnon ve günümüz insanında 1400 cm3'tur.
Beynin Yapısı
Beyin ana kütlesi yarım küre şeklinde iki HEMİSFER'e ayrılır. Üstten görülen kısım, büyük beyindir. Büyük beyin, bir santimetre kalınlığında olan dış tabakadaki 14 milyar sinir hücresinden oluşur. Sinir hücresi soması rengi nedeniyle, buraya gri (=boz) madde denir. Sinir hücreleri beyin kabuğunda bulunur. Burada liquor sıvısı ağsı dokudan çıkarak hücrelere gider. Liquor sıvısı kandan besin maddesi ve oksijen sağlar ve bunları taşır. Beyin hücrelerinden de C02 ve H20 alarak kana geri verir. Büyük beynin kıvrımlı yüzeyinde de çok sayıda nöron vardır. Büyük beynin iç kısmında noritlerden oluşan beyaz (=ak) madde yer alır. Kiriş de noritlerden yapılmıştır. Beyin hemisferlerini birbirine bağlar. Böylece beyin hemisferleri arasında bilgi alışverişi sağlanır. Bazı önemli şahsiyetlerin yaş ve beyin ağırlıkları birbirinden çok farklıdır, buna göre 2230 gr (36 yaşında) ile Lord Byron'un beyni en ağır, 1350 gr (70 yaşında) Liebig'in beyni en hafif, ayrıca Cromwell'inki 2 kg (59 yaşında), Cuwi-er'in 1861 gr (62 yaşında) ve Gauss'un beyni 1492 gr (78 yaşında) olarak ölçülmüştür. Bu değerler normal beyne göre daha ağırdır. Büyük beyin, bilinçli yaşam ve düşünmenin en önemli bölümünü içerir. Burada duyu organlarından gelen bilgiler değerlendirilir ve kaslara yollanacak emirler formüle edilir. İnsan, omurgalılar arasında, vücut büyüklüğüne oranla, en iyi gelişmiş büyük beyne sahiptir.
İnsan sinir sistemine özgü bazı sayısal değerler (ortalama) aşağıdaki gibidir: Beyin ağırlığı 1.5 kg, büyük beynin ağırlığı 1,25 kg, beyindeki sinir hücre sayısı 14 milyardır, sinaps sayısı 7 trilyondur, büyük beyin kabuğunun kalınlığı 2-5 mm, büyük beyin kabuğundaki sinir hücre sayısı 12 milyar, büyük beyindeki sinir hücrelerinin toplam uzunluğu 500.000 km, beyin dışındaki sinir hücrelerinin uzunluğu 480.000 km ve sinir hücrelerinin bir günde yokolan sayısı 50.000-100.000'dir.
Ara Beyin
Beyin kirişinin arkasında ara beyin yer alır. Ara beynin üst kısmına TALA-MUS alt bölgesine HtPOTALAMUS adı verilir. Duyu organlarından gelen tüm bilgiler, ara beyin üzerinden büyük beyine gönderilir. Ara beyinde ise nakledilmiş bilgilerin ilk değerlendirilmesi yapılır. Hipotalamusun altında kiraz çekirdeği iriliğinde HÎPOFİZ bulunur. Hipofiz, hormon sisteminin yönetim merkezidir. Sinir ve hormon sistemleri arasında yakın bir işlevsel ilişki vardır. Vejetatif sinir sistemi ile olan bağlantılar ara beyinden çıkar. Bu durum ara beynin, vücut işlevlerinin denetim sisteminde, önemli bir şalter merkezi olduğunu açıkça gösterir.
Orta ve Arka Beyin
Ara beynin alt kısmında birbirine köprü ile bağlanmış orta ve arka beyin yer alır. Her iki beyin de gelen ve giden bilgiler için birer şalter istasyonudur. Elemenler ve refleks benzeri iletim mekanizmaları buradadır. Solunum kaslarını harekete getirip sevk eden solunum merkezi ara beyindedir. Ara beyin basamaksız olarak omuriliğe geçtiğinden buna aynı zaman da uzamış omurilik de denir.
Ara, orta ve arka beyin evrimsel olarak beynin en eski kısımlarıdır. Bu yüzden hepsine birden ANA BEYİN denir.
Küçük Beyin
Beynin bölümleri arasında küçük beynin özel bir konumu vardır. Küçük beyin yoğun' ve düzenli kıvrımları ile dikkati çeker ve tanınır. Kafanın arka kısmında yer alır. Üst yüzeyinin yapısı düzenlidir. Küçük beyinde sinir hücreleri de düzenli bir tarzda yerleşmiştir. Küçük beyin kasların hareket koordinasyonundan sorumludur. Ayrıca denge organına özgü bilgileri değerlendirir.
Vejetatif Sinir Sistemi
İç organlar çalışırken hissedemeyiz. Vücut sıcaklığının düzenlenmesi, kan basıncı ve frekansı gibi olaylar istemimiz ve bilgimiz dışında olaylanır. İç organların bu şekilde çalışmalarını VEJETATIF SİNİR SİSTEMİ kontrol eder. Bu sistem gerek anatomik ve gerekse işlevsel olarak iki kısma ayrılır: SİMPATİK SİNİRLER omurganın her iki yanındadır. Bunlar birbirleri ve omurilikle bağlantılı olan çift sıralı ganglion düğümlerinden oluşur. Bu zincirler simpatik sinirler olup, bunlardan olayın olduğu organlara doğru uzanan sinirler çıkar.
PARASİMPATİK SİNİRLER ise bazı özel sinir dizinlerinden oluşur. Bunlar beyin veya omurilikten çıkar. İç organların çoğuna hem simpatik hem de parasimpatik sinirleri gider. Her iki sistemin karşılıklı etkisi vardır, yani birbirlerine ANTAGONİSTür. Örneğin simpatik sinirler kalbin işlevini aktive ettiği halde, parasimpatik sinirler bunu azaltır.
Parasimpatik sinir sistemi sindirim organını aktive ederken, simpatik sinir sistemi bloke eder. Bu farklı etki, organın görevi ile ilgili bir olgudur. Simpatik sinir sistemi vücudun faaliyetlerinde ve ekstrem durumlarda devreye girip işlev gören organları aktive eder. Aynı anda da vücudun çalışma işlevini engelleyen organları inak-tive eder. Parasimpatik sinir sistemi ise vücut depo maddelerini koruyup yenileyen organları aktive eder. Parasimpatik sinir sistemi bundan ötürü özellikle uyku sırasında aktiftir. Buna karşılık oldukça fazla uyarılan simpatik sinir sistemi uykuya dalmayı engeller.
Her iki sistem de omurilik ve beyinle doğrudan ilişkidedir. Bu nedenle belli ve yönlendirici görevlerin gerekliliğine ait bilgileri sağlayabilirler. Aniden ortaya çıkan tehlikeli bir durum, korkuya neden olur. Simpatik sinirlerin aktivasyonu bilinçsiz olur.
Sinir Sistemi
Sinir Sisteminin Gelişimi
Hayvan vücudundaki çeşitli doku ve organların işlevlerinin dağılımı, bunların çalışmalarının koordinasyonunu (=eşuyum) gerekli kılar. Bundan başka, hayvanın çevresindeki değişimlere uygun bir şekilde tepki vermelidir. Bu görevleri gerçekleştirmek için, çok hücrelilerde sinir sistemi gelişmiştir. En ilkeli, sinir hücrelerinin dağınık bir şekilde bıılunduğu ve diğer sinir hücrelerinden çıkan hücre uzantıları yardımı ile "bir sinir ağı" oluşturmasıdır. Bunlar denizanası ve polip gibi içi boş hayvanların vücudunda görülür. Sinir ağları ayrı ayrı kolların avlanmaları ile ilgili bilgileri iletme ve tüm tentaküllerin (=kol) hareketini koordine etme yeteneğindedir. Basit solucanlarda sinir ağı, vücudun her iki yanında yoğun olarak yerleşmiş olup, özellikle kafada güçlü bir sinir ağı oluşturur.
Halkalı solucanların sinir sistemi, karın tarafında bulunan iki ana sinir şeridinden meydana gelir. Bunlar her segmentte enine bir sinirle birbirine bağlanır. Kafada alt ve üst olmak üzere iki "ganglion" yani sinir düğümü bulunur. Bu sinir sistemine MERDİVENSİ SİNİR SİSTEMİ denir. Böceklerde de bu temel yapı vardır. Erişkin hayvanlarda kafa ve göğüste kuvvetli ganglion düğümü bulunur. Ganglion düğümü sayesinde iyi gelişmiş bir koordinasyon sisteminden söz edilebilir. Buna örnek olarak böceklerin uçma yeteneği ile karıncalarda olduğu gibi grup halinde yaşama davranışı verilebilir.
Omurgalılarda ana sinir demetini omurilik oluşturur. Sinir hücreleri kafada yoğunlaşır. Buna sefalizasyon denir. Omurgalı beyni balıklarda bile ÖN, ARKA, ARA, ORTA ve KÜÇÜK BEYİN olmak üzere 5 kısma ayrılır.
Küçük beyin hareketi koordine ederek denge duyusu ile ilgili bilgileri değerlendirir. Kuş ve balıklar süratli hareket eder. Hareket üç boyutta olabilir. Bunların küçük beyni, çok iyi gelişmiştir. Çiftyaşamlı ve sürüngenlerin küçük beyni ise daha küçüktür.
Başın önündeki ÖN BEYİN koklama bilgisini değerlendirir. Bu nedenle koklama beyni diye de adlandırılır. Bu beyin evrim sürecinde büyümesini sürdürmüş ve başka görevleri de üstlenmiştir. İnsanda en büyük yapısına kavuşur. Buna BÜYÜK BEYİN denir. Büyük beyin, beynin diğer bölümlerini çok sıkı örterek onların tanınmasını zorlaştırır. Büyük beynin yüzeyi ceviz kabuğu gibi girinti, çıkıntı ve katlan-tılıdır. Böylece yüzeyi büyümüş olur. Sinir hücrelerinin önemli bölümü "beyin kabuğu"ndadır. Sinir sistemi merkezi (beyin ve omurilik) ve periferik sinir sistemine ayrılır. Periferik sinir sistemi de somatik sinir sistemi (iskelet kası ve duyu organlarını) ve vejetatif sinir sistemine (iç organları denetler) sahiptir.
Omurilik
Beyin ve omurilik MERKEZİ SİNİR SİSTEMİ'ni oluşturur.Omurilikten moto-rik, yani EFFERENT (=GÖTÜRÜCÜ) SİNİRler çıkar ve kaslara gider; SENSORİK yani AFFERENT (^GETİRİCİ) SİNİRler ise duyu organlarından gelir Bu sinirler PERİFERİK SİNİR SİSTEMİNİ oluşturur. Merkezi sinir sistemini sinir hücrelerini besleyen omurilik sıvısı, yani "LİQUOR" sarar. Liquor ve kan arasında C02, 02 ve H20 gibi maddeler değiş tokuş edilir. Protein gibi diğer madde girişi özel iletim mekanizmalarınca çok sıkı kontrol edilir. Bu kontrol sistemine KAN-LİQUOR BARİYERİ (=engeli) adı verilir.
Omuriliğin enine kesitinde gri (=boz) ve beyaz (=ak) maddeden oluşan iki bölüm görülür. Gri madde rengini buradaki yoğun sinir hücre somalarından alır. Gri maddenin merkezinde, liquor'un sardığı omurilik kanalı bulunur. Bu kanal omuriliğin tamamı boyunca uzanır ve beynin iç kısmına ka-dar gider. Burada iki büyük VENTRİKÜL oluşturur. Omurilik kanalı merkezi sinir sisteminin embriyonal taslağı olan nöral boruda bulunan boşluklu bölgenin kalıntısıdır. Beyaz madde beyinden gelen motorik sinirlerin ve beyne giden sensorik sinirlerin norit-lerinden meydana gelir. Motorik sinirler sistemi ön kısımdan, yani karma doğru terk eder. Sensorikler ise sırttan omurgaya doğru uzanır. Sensorik sinirlerin somaları SPİNAL GANGLİONlan yapar. Motorik ve sensorik sinirler demet halinde vücudun tamamını dolaşır.
Refleksler
Gevşekçe tutulan ayağa, diz kapağının altından hafifçe vurulursa, buradan geçen diz lifleri ayağı yukarıya doğru kaldırır. Buna diz kapağı lif refleksi denir. Ayağın yukarıya doğru kalkmasında üst kalça kaslarının rol oynadığı bilinir. Life vurulması halinde kas hafifçe gerginleşir. Kasdaki genişletme almaçları, yani kas mekikleri gerilmeyi kaydedip onu sensorik sinirler üzerinden omuriliğe gönderir. Bilgi, spinal ganglion kanalı ile gri maddenin arka boynuzuna iletilir. Daha sonra ön boynuza aktarılır. Gerilim kası kontraksiyonunu çözen motorik nöron aktive edilir. Bacak da süratle yukarı kaldırılır. Üst kalça kasının pasif gerilimi, etkisizleşir ve bu refleksi yapar. Bu kurama göre çalışan mekanizmalara REFLEKS denir. Buna ait sinirin harekete geçmesine de REFLEKS YAYI denir.
Refleks, biyolojik olarak uyarıya mümkün olduğunca süratli tepki gösterme şeklinde açıklanır. Yere kapaklanmada bacak derhal diz kapağı refleksi ile tepkime gösterir. Bilgi sensorik sinirler kanalı ile beyne gönderilerek kapaklanma algılanır. Reaksiyon beynin bilgiyi değerlendirmesinden daha hızlı olur. Benzer refleks yaylan iskelet kası tavanında bulunur.
Gerginleştirme refleksi ile aynı anda ayağın bükülme kasının motorik nöronlarında inhibisyon impulsları görülür. Böylece kas kasılmasında, onun karşıtı (=an-togonisti)nin refleks reaksiyonu yapması engellenir. İnhibisyon mekanizması aşağıdaki gibi çalışır: Aktive edici bilgiyi omuriliğe getiren nöronun nöriti dallıdır. Dallardan biri çekici kasın motorik nöronuna uzanır, diğeri sinaps üzerinden önboy-nuzun inhibe edici sinir hücresi ile bağlanır. İnhibe edici bu nöron, çekici kasın karşıtını yöneten motorik sinir hücresi ile ilişkidedir. Çekici kasın aksiyon potansiyeli ile bükücü kasın refleks yayı baskı altında tutulur ve böylece bunların birlikte çekilmesi önlenir. Refleks yaylarının tamamı bu şekilde kendi karşıtları ile ilişkidedir.
Dizkapağı lif refleksi, bilginin omurilikte sadece bir defa dönüşür oluşu ile, yani sadece bir sinaps üzerinden gidişi ile karakterize edilir. Reaksiyon, uyarının gerçekleştiği organda kolayca izlenebilir. Bu tip reflekslere MONOSİNAPTİK veya KENDİ REFLEKSİ adı verilir. Diğer reflekslerde ise duyu organı ve olayın gerçekleştiği organlar hapşırmadaki gibi farklı bölgelerdedir. Hapşırma refleksi, burun mukozasının toz ve benzeri bir madde ile uyarılması ile olur. Bu arada solunumda görev yapan kaslar aniden çekilir ve hapşırma olur. Hapşırmayı gerçekleştiren impulslar, çok sayıda nöron üzerinden, omurilikte ilerler. Böylece birçok sinaps üzerinden iletilmiş olur. Bunun sonucunda birçok kas devreye girerek hapşırmayı gerçekleştirir. Bu yüzden bu reflekslere POLİSİNAPTİK ya da YABANCI REFLEKS denir. Bulantı ve boğulma refleksi bu gruba girer. Monosinaptik ve polisinaptik refleksler doğuştan olup istem dışı gerçekleşirler.
Vücudun Ürettiği Uyuşturucu Maddeler
Haşhaş kapsülünün çizilmesi ile elde edilen afyonun, etkin (=müessir) maddesi bir alka-loid olup, morfin adını alır. Afyona akraba olan ve uyuşturucu bir etkiye sahip kimyasal maddelere ofiat veya morfin denir. Bunlar çok az dozlarda almsalar dahi, olağanüstü bir etki mekanizması gösterir. Bu nedenle çok ağır ve tedavi ümidi olmayan; ancak çok acı veren hastalıklarda; bu türevden ilaçlar verilerek hastanın acısı dindirilir. Ancak normal durumlarda bu tip uyuşturucuların alımı ve satımı kanunen yasaklanmıştır. Çünkü bunlar zaman içinde alışkanlık yaparak, insan neslini tehdit ederler.
Yetmişli yılların başında, uyuşturucu maddelerin insan vücudundaki etki mekanizmalarının incelenmesi sonucunda, beyinde özel morfin alıcıları bulundu. Burada şöyle bir soru akla geliyor; nasıl oluyor da bitkilerdeki bir madde için, hayvan vücudunda almaç oluşuyor? Oysa almaç normalde benzer yapılı ve vücudun bizzat ürettiği maddeye tep-kimelidir. Bu yanıtı ararken 1975 yılında insan vücudunda, morfin benzeri olan ENKE-FALİN (enkephalos=beyin), daha sonra da ENDORFİN (endogen=morfin) adlı bir madde saptandı. Bunların her ikisi de peptiddir. Endorfin, 31 aminoaside kadar olabilen uzun, enkefalin ise daha kısa zincirli bir yapıdadır. Aslında bunların uyuşturucu (=ofiat)lara kimyasal olarak bir benzerlikleri yoktur. Sadece etki mekanizmalarının ortak oluşu nedeniyle aynı amaçla tepkirler. Enkefalin ve endorfin beyin morfini olarak değerlendirilir. Enkefalin oldukça süratli yıkıldığı halde, endorfin birkaç saat dayanabilir. Bu yüzden bunların farklı görevlere sahip oldukları da düşünülebilir. Enkafalin için acıyı iletici bir model geliştirildi. Burada sinapsucu düğmesi başka bir sinapsm alıcısı olup, ucunda enkefalin bulunur. Bu alıcının ucunda bulunan yüzeydeki morfin, almaç ile tepkiyerek, taşıyıcının bil-2İyi bırakması ve bilginin acıyla birlikte iletimi engellenir; yani enkefalin inhibe edici bir
sinapsın madde taşıyıcısına benzer bir şekilde etki yapar. Sinapsın konumu nedeniyle burada PRESI-NAPTİK İNHİBİSYON'dan söz edilir. Bu şekildeki mekanizmalar şok etkisi ile acıyı duyurmayan kazazedelerde etkili olabilir. Bir insanın kendini iyi hissetmesinde, enkefalin ve endorfin etkisinin önemi olduğu görüşü hakimdir. Diğer taraftan alkol alınarak endorfin sentezinin azaldığı saptanmıştır. Benzer sonuçlar uzun süre morfin kullanımından sonra da ortaya çıkar. Yani morfinin yüksek dozda alınışı, endorfin üretimini inhibe edici bir etkinin devam etmesine yol açar.
Alkol ürünlerinin, morfin benzeri maddelerin ana ürünü olup olmadığı tartışması bugün yapılmaktadır. Bununla ilgili bazı kanıtlar elde edilmiştir. Bu görüş tamamen açıklanır ve doğrulanırsa uyuşturucu ve alkol bağımlılığı mekanizması da yakında belirginleşebilecektir. Beyin morfinleri, insanın kendisini sağlıklı hissetmesini sağlar. Alkol ve uyuşturucular ise beyin morfini üretimini engeller ve onun yerini alır. Bu nedenledir ki alkol ve uyuşturucular insan vücudu için tehlikelidir.
Sinir Hücreleri Arasındaki Uyarımın iletimi
Sinapsın Yapısı
Sinir hücresi nöritinin uç kısmında, birçok küçük dalcık vardır. Her dalcığın ucunda küre şekilli bir genişleme, yani SİNAPSUCU DÜĞMEClĞİ (=SUD) bulunur. Burası bir sonraki sinir hücresinin veya dendritin membranına oturur. Sinapsucu düğmeciği kompleksi ve onun altındaki membrana SİNAPS denir. Sinapsucu düğ-meciği, üzerinde bulunduğu hücre membranından, SINAPS YARIĞI ile ayrılır. Bu yarığın genişlği 20 nm'dir. Sinapslar, iki sinir hücresi arasında bir dokunma noktası olmayıp, sadece birer yakınlaşma bölgesidir. Arada daima bir yarık bulunur. Bu da, sinaps bağlarının mutlaka sabit olmayıp, çözülüp tekrar yeniden bağlanabileceklerini gösterir. Bunun dışında, hücreler arasında gevşek bağ, beynin sarsıntıya karşı duyarlılığını açıklar. Örneğin boks sporunda sürekli kafaya yumruk gelmesi ve futbolda kafa ile topa vurma, beyinde kalıcı bozukluklara yol açabilir.
Sinapsucu düğmeciği (=SUD) çok sayıda mitokondri ve küçük kesecikler, yani VESİKÜL'ler taşır. Bunlar sinapsucu düğmeciğinde ve hücrede sentez-lenen taşıyıcı (=transmitter) maddelerin depolanmasına yarar. Taşıyıcı maddeler, bilgiyi bir sonraki sinir hücresine nakleder. Transmitter maddelerin sentezinde büyük oranda enerji kullanılır. Bu nedenle sinapsucu düğmeciğinde çok sayıda mitokondri izlenir.
Sinir hücreleri şematize edilirken soma ve dendritlerdeki sinaps sayısı az olarak gösterilir. Oysa bir sinir hücresinin üstünde 103 - 104 adet sinaps izlenebilir. Sinapslar hücre membranında kürk kıllarına benzer şekilde yerleşir. İnsan büyük beyninin 1010 nöron taşıdığı ve buna bağlı olarak da sinaps sayısının 1013 ve 1014 gibi muazzam sayıları bulduğu hesap edilir. Bu kumanda elemanları arasındaki birleştiricinin 10 bilyon, yani on milyon x bir milyon adet noktaya sahip bir bilgisayara eşdeğer dir. Bu durum şimdiye kadar neden beynin işlevinin tam anlamı ile ortaya kona-madığını açıklamaya yeter.
Sinapsın İşlevi
Sinapsucu düğmeciğindeki vesiküller ASETİLKOLİN veya GAMMA AMİNO YAĞ ASİDİ gibi taşıyıcı maddelerle dolu ise bunlar sinaptik yarığa dönük membran yüzünde bulunur. Nörit kanalı ile aksiyon potansiyeli sinapsa gelirse, sinaps ucunda ki membranda bulunan porlar açılır. Böylece vesiküller patlar ve transmitter maddeleri sinaptik yarığa girer. Moleküller, milisaniyenin kesirleri kadar süren bir zamanda, yarık tarafından emilir. Alıcı hücrenin membranındaki sodyum porlan, protein molekülleri tarafından kapanır. Bunlar sadece transmitter molekülü taşıyan belli bazı maddelerle tepkimeye girer. Bu protein moleküllerine RESEPTÖR (=ALMAÇ) denir.
Eğer bir transmitter molekülü, reseptörle karşılaşırsa onunla tepkir. Reseptör molekülünün şekli değişir ve sodyum porlan açılır. Sodyum iyonları, alıcı hücreye girerek yeni bir potansiyelin oluşumuna neden olur. Bunun akabinde enzimler transmitter moleküllerini yıkar ve böylece reseptör molekülü kendi eski yapısını tekrar kazanır. Yani porlar kapanır. Asetilkolin adlı transmitteri yıkan enzime ASETİLKOLİNESTERAZ denir. Asetilkolindeki parçalanma ürünleri olan kolin ve sirke asidi sinapsucu düğmeciğine geri döner ve yeni transmitter molekülünün üretiminde kullanılır. Bir sinapsın transmitter rezervi 2 000-5 000 impulsun taşınımı için yeterlidir.
Alıcı hücrede aksiyon potansiyeline yol açan sinapslara UYARICI SİNAPS-LAR denir. Bunun yanında bir de INHİBE EDİCİ SİNAPSLAR vardır. Bunlar, "gamma amino yağasidi" gibi, klor ve potasyum iyonları için iyon porlarmı açan özel transmitterler üretir.
Motorik Son Plaka
Sinir sisteminden çıkan bilgilerin çoğu kaslara gelir. Nöritleri kaslara kadar uzanan sinir hücrelerine MOTORİK NÖRON denir. Motorik nöron onu destekleyen kas fibrilleri ile birlikte bir MOTORİK ÜNİTE (=BİRİM)yi oluşturur. Motorik birimin büyüklüğü değişiktir. Bir nöron, gözün dış kasındaki 5-7 fibrili denetler. Oysa üst kolda 700 ve alt kalçada 1 700 fibril bir nöronla denetlenebilir. Buna uygun olarak motorik ünitenin sayısı her kas için farklıdır. Örneğin bu sayı her kas için göz kas sisteminde 1 500, üst kolda ise sadece 700'dür. Motorik birim ne kadar küçük olursa, ilgili kas da o kadar iyi denetlenebilir. Bunun sonucu olarak ne kadar çok birim aynı anda aktive edilirse, kasa o kadar çok güç gelir.
Sinir hücresinden, kas lifine doğru gerçekleşen, bilginin taşındığı yer MOTORİK SON PLAKA'diT. Bu bir sinapsucu düğmeciğinden oluşur ve kas lifinin üst yüzeyinde bulunur. Aksiyon potansiyelleri bu sinapsa gelirse, transmitter olan Ase-tilkolin sinaptik yarığa salgılanır. Buna bağlı olarak kas lifi membranı, asetilkolinin etkisi altında, kısa bir zaman içerisinde potasyum ve sodyum iyonları için geçirgen bir duruma gelmiş olur.
Bunlar kas fibrilinde elektromiyogramla ölçülebilen bir SON PLAKA POTANSİYELİ oluşturur.
Aksiyon Potansiyelinin Nakli
Alıcı hücrede gerilim yavaş yavaş azaldığından aksiyon potansiyelleri birikir. Alıcı hücre nöritlerinin ilave noktaları hücreyi terkeden yeni aksiyon potansiyelleri oluşturur. Burada aksiyon potansiyel frekansı sinir hücresinin gerilim yüksekliği ile doğrudan doğruya orantılıdır.
İnhibe Edici Bir Sinapsın Etkisi
İnhibe edici transmitterin etkisi ile alıcı hücre membranındaki gerilim azalır. Nöritin ilave noktaları düşük gerilimlerde tepkimez. Bu yüzden aksiyon potansiyellerinin iletimi olmaz.
İki Aktive ve Bir inhibe Edici Sinapsın Ortak Etkisi
Üstte bulunan sinaps AP-AP-AP olmak üzere üç aksiyon potansiyeli gönderir. Ortadaki sinaps ise, ilk sinapsın ara bölgelerine gelen iki AP-AP potansiyelini iletir. Devrede sadece bu iki sinapsın olması halinde, alıcı hücre, giden potansiyellerin toplamı olan AP-AP-AP-AP-AP olmak üzere 5 aksiyon potansiyeli şeklinde yanıt verir. Oysa potansiyel dizininin tam ortasında, inhibe edici sinapsın etkisi görülür.
Yani alıcı hücrenin gerilimini geriye çeviren ve ortada bulunan bir AP kadar azalma söz konusudur. Bu durumda, alıcı hücre ancak AP-AP-AP-AP potansiyel dizinini gönderir. Yani gönderilen üç bilgiden, sadece bir yeni bilgi yapılmıştır. Gerçekten bir nöronda binlerce sinaps birlikte etki yapar.
Sinir Hücresi Nedir
Sinir Hücresinin Yapısı
Mikroskopta incelenen sinir hücresi (=nöron)nin önce ana ya da gövde kısmı, yani "SOMA"sı ve uzun olan uzantısı, yani AKSON ya da NORİTı görülür . Hücre gövdesinin büyüklüğü diğer hücrelerden farklı değildir. Akson ise 1 metreden daha uzun olabilir. Omurilikte nörit uzunluğu 1 metreden fazla olan sinir hücreleri vardır. Aksondan başka, somadan çıkan, kısa ve çok sayıdaki uzantılara DENTRİT denir. Nörit de birçok dalla sonlamr. Bunlar kabarcık şeklinde ve SİNAPS SON KAFACIGI denen yapılara girer. Bu kabarcıklar diğer sinir hücrelerinin üst yüzeylerine oturur. İki nöron arasındaki böyle bağlantı noktalarına SİNAPS denir. Bir nöronun 1 000'in üzerinde sinaps taşıması olasıdır. Birçok hayvanın nöronu, protein ve lipid bakımından çok zengin olan ve MİYELİN denen bir kılıfla sarılır. Miyelin kılıfında milimetrik aralıklarla yer alan boğumlar vardır, bunlara RANWIER BOĞUMLARI denir. Bu boğumlar bilgi naklinde rol oynar. Nöronda çekirdeğin yanında, yoğun ribozomlarla donanan ve iyi gelişmiş endoplazmik retikulum ile çok sayıda mitokon-drinin bulunuşu, hücrede çok yoğun metabolik olayların olduğunun bir kanıtıdır. Ayrıca sinir sisteminin çok yüksek oranda oksijen kullanımı da bunu gösterir, bu oran insanda temel kullanımın %20'si kadardır. Aksonun somadan ayrıldığı kısma NİSSL CİSİMCİĞİ denir. Burada ribozomların olmayışı aksonun başladığının bir işaretedir. Bilgiler akson üzerinde bir yönden ilerleyerek iletilir ve sinapslar tarafından alınıp sinapsucu kafacığı ile bir sonraki nörona gönderilir. Sinir hücrelerinin maksimum sayısına, genellikle embiryonal gelişmenin sonuna doğru ulaşılır. Bundan sonra sinir hücrelerinin çoğunda yoğun olarak büyür. MİYELİN KILIFI da bu dönemde oluşur.
Sinir Hücrelerindeki Elektrokimyasal Olaylar
Membran Potansiyeli (=Gizilgücü)
Membranların geçirgenliği; yani parmeabilitesi çok yönlü değişebilir ve düzenlenir. Örneğin hormon ve ilaçlar gibi kimyasal veya ışık gibi fiziksel uyarıcılar; bunda rol oynar. İnzulin, glikoz için taşıyıcı bir molekülün akıcılığını artırır, inzulin yoğunluğu ile glikozun almabilirliği düzene konur. İnzulin eksikliği ve böylece glikozun hücreye girişinin yozlaşması kan şekerini artırarak, şeker hastalığı; yani diabete neden olur.
Membran geçirgenliğindeki değişmeler uyarı iletimi ve taşınımında da önemli rol oynar. Elektriki ve kimyasal uyarılar sinir hücreleri ve kas hücrelerini uyarır. Uyarılabilirlik elektriki gizil güç farkının bulunmasına dayanır. Buna membran gizil gücü de denir. Bunu açıklayabilmek için aşağıdaki deney yapılabilir:
Tuz çözeltisi, saf sudan yarı geçirgen membranla ayrılırsa, iki sıvı arasındaki potansiyel farkı ölçülebilir. Membran deliklerinin çapı katyon ve anyon arasında ise, katyonlar porlardan geçtiği halde, anyonlar geçemez. Buna karşın öbür tarafa geçen katyonlar, membrandan fazla uzaklaşamaz ve anyonların elek-triki alanları tarafından kendilerine doğru çekilir. Bu etki, gerilim (=güç) olarak ölçülebilen küçük bir potansiyel farkının oluşmasına yol açar. Buna MEMBRAN POTANSİYELİ (=GİZİL GÜCÜ) denir Kas veya bez hücreleri de dahil olmak üzere tüm hücrelerin etrafı farklı iyon yoğunluklarını ayırabilen semi-permeabl (=yarı geçirgen) bir ınembranla çevrilir. Bu yüzden membran potansiyeli bütün canlılarda bulunur. Hatta bitki, mantar ve tekhücreliler bile membran potansiyeline sahiptir.
Dinlenme Potansiyeli (=Gizilgücü)
Sinir hücresi membranmda tipik bir iyon dağılımı görülür. Hücre içi akıcı maddesi potasyum iyonu ve protein anyonları bakımından zengindir. Nöronu saran doku sıvısı ise çok sayıda sodyum ve klor iyonu içerir.
Her uyarılmış hücre, dinlenme sırasında belirli bir elektriki gizilgüç farkı (membran dinlenme potansiyeli)na sahiptir. Bu gizilgüç onun iç kısmı ile onu saran hücre arası ortam arasındadır. Çeşitli hücre tiplerine göre 40-90 mV arasında bulunan dinlenme potansiyel değeri bir yandan hücre içi ve dışı arasındaki eşit olmayın iyon dağılımına, diğer yandan Na+, K+ ve Cl- iyonları için hücre mebranının farklı geçirgen oluşuna ve hücre içindeki büyük organik iyonlar için geçirgen olmayışına bağlıdır. Dinlenmede hücre membranı K+ için Na+'a göre 20-100 defa daha geçirgendir. Hücre tipine göre de Cl1 için farklı geçirgenliktedir
Membranda protein moleküllerinin sardığı porlar bulunur. Dinlenme halinde, yani sinir hücreleri henüz uyarılmamış durumda iken, porlar potasyum iyonlarının hücrenin iç kısmından dışarı geçmesine izin verecek çapa sahiptir. Diğer iyonlar ise membrandan çok az miktarda geçebilir. Buna bağlı olarak yoğunluk farkları bir membran potansiyelini oluşturur. Sinir hücresine MİKROELEKTROT ile dokunularak membran potansiyelini ölçmek mümkündür. Elektrot, fizyolojik etkisi olmayan ve elektriği ileten bir tuz çözeltisine batırılır. Metal elektrot, hücrenin akıcı maddesi ile tepkimeye girer ve ölçüm değerlerini bozar. Karşıt kutup olarak, doku sıvısı ile ilişkide olan başka bir elektrot kullanılır. İki elektrot arasındaki gerilim ölçülürse, 80 milivoltluk bir potansiyel farkı saptanabilir. Hücrenin iç kısmı, membranın dışına göre negatiftir. Negatif yük, hücrede geride kalan protein anyonları tarafından hareket ettirilir. Dışarı geçen potasyum iyonları, (+) yüke etki yapar. Uyarılmamış sinirde ölçülen bu membran potansiyeline dinlenme potansiyeli denir. Dinlenme potansiyeli 80 milivolttur (mV).
Aksiyon (=Hareket) Potansiyeli (=Gizilgücii)
Sinir hücresi uyarılırsa, kısa süreli olan elektriki yük değişimi mikroelektrotla membranda belirlenir. Bu bir milisaniye kadar sürer ve +30 milivoltluk bir gerilime yol açar. Bunun sonucunda, pozitif yük iç kısımdadır. Açıklanan bu gerilim değişimi, yani aksiyon potansiyeli nöritlerin üzerinde ve 120 m/s (metre/saniye) hızla hareket eder. Hareketin hızı, daha çok nöritin çapı ve hayvanın gelişmişlik derecesi ile ilişkilidir.
Canlılarda Düzenleme ve Yönetim Sistemi
Canlilarda Uyari ve Tepki (Reaksiyon)
Mimosa pudica'nm yaprağına dokunulursa, yaprak katlanır ve sapın dala bitiştiği yerden aşağıya doğru kıvrılır. Uyarılan noktaya komşu yapraklarda da aynı olaylar izlenir Yani dokunumla ilgili bilgi diğer bölümlere de yayılmıştır. Böyle tepkimelere birçok bitkide rastlanır. Bitkiler çevre faktörlerine tepkime gösterir. Yaprakların ışığa doğru yönelimi; çiçeklerin sıcaklığa bağlı olarak açışı ve ağacın yerçekiminin etkisi ile dikine büyümesi gibi tepkime örneklerini sayabiliriz. Mantarlar da sıcaklık ve neme bağlı olarak büyüme tepkimesi gösterir. Euglena'mn ışık kaynağına doğru hareketi de buna bir örnektir. Bakteriler de olumsuz çevre koşullarına tepkime gösterir. Normal şartlara geri dönülünce de, doğal yaşam işlevlerini sürdürürler. Yani kapsülü terkeder ve bölünürler.
Canlılar çevre koşullarına cevap verir. Bu nedenle duyarlılık canlı ve yaşamı karakterize eden bir özelliktir. Uyarı, tepkimeye yol açan çevre olarak düşünülürse, basit fiziksel ve kimyasal sistemler de uyanlabilir. Yanan ateşin alevi de bitki gibi yerçekimine tepki gösterir ve dikine yükselir. Bir indikatör çözeltisi, pH-değeri farkılaşırsa rengini değiştirir. Hiç kimse de indikatörü bu özelliğinden dolayı canlı olarak niteleyemez. O halde fizikokimyasal bir neden etki ilişkisi ile tepkime arasındaki fark nedir?
Tahtaya çakılan çiviye ne kadar fazla vurulursa o kadar derine gider. Burada neden ve etki, birbiri ile orantılıdır. Salata tohumlarını kısa bir süre açık kırmızı ışığa tutarsak, hemen çimlenmeye başlar. Kısa aydınlatma ile karışık bir olay olur. Bu da birçok kısmî tepkimeden oluşur ve ışık için hiçbir rol oynamaz. Bununla birlikte uyarının minimum bir büyüklüğe, yani tepkime verecek bir değere ulaşması gerekir. Bu değerin de aşılması lazımdır. Bunun gerçekleşmesi sonucunda ancak tepkime yoğunluğunun tam olduğundan söz edilebilir. İşte burada YA HEP YA HİÇ KURAMI geçerlidir. Bu kuram bir çok uyarı-tepkime mekanizmasında etkilidir.
Canlılık ilişkisinde, uyarıya verilen yanıt incelenirse, bunun daha çok anlamlı olduğu görülür. Daha fazla ışık almak için yaprakların ışığa yönelmesindeki gibi, tepkimenin planlanmış bir olay olduğu sanılır. Birçok çiçekli bitki, gün ve gece uzunluğunu ölçerek, tam zamanında çiçek açmak için ilgili mevsimi saptar. Böyle bir gerekçeye biyolojide güvenilmez, çünkü bu düşünce canlıya amaçlı bir davranış yaptığını göstermeye yöneliktir. Öyleyse amaçmış gibi gelen bu davranışı nasıl açıklayabiliriz?
Canlılar uzun bir evrimin ürünüdür. Bu gelişimde, yaşamak için önemli olan etkilere verilen tepkilerin belli bir avantajı vardır. Belli koşullarda çevre etkisini algılayan canlılardakı özel hücre, doku veya organlar, diğer hücre, doku veya organların çalışmaları için meydana gelir. Tekhücrelilerde moleküler düzeyde çalışan mekanizmalar vardır. Bunlara RESEPTÖR (=ALMAÇ), DUYU HÜCRELERİ veya DUYU ORGANLARI adı verilir.
Özelleşen bu hücreler sadece özel etkilere tepkime gösterir. Bir lale bitkisine plak dinletip tepkisini beklemenin hiçbir anlamı yoktur. Çünkü onun müzik sesini algılayan duyu hücreleri bulunmaz. Buna karşın, sıcaklığın çevredeki artışı ile lale çiçek açar. Bu olay lalenin reseptörlerinin varlığı ile ilişkili olup, almaçları sıcaklık uyarımına tepki gösterir. Sadece belli bir duyu organının algılayabildiği bu özel uyarılara, bu duyu organı için ADEKUAT (=UYGUN) UYARI adı verilir.
Buradan sadece böyle çevre etkileri için hayati önemde olan reseptörlerin evrim sürecinde oluştuğu sonucu çıkarılabilir. Bunun aksine kullanılmaya gerek duyulmayan duyu organları körelir. Örneğin balıkların ve mağaralarda yaşayan hayvanların gözleri gelişmemiştir. Canlılar çevreleriyle ilgili tüm bilgileri algılayamaz. Bunları kısmen değerlendirir. İnsanların ses ötesi dalgayı duyamaması ve manyetik alanı algılayamaması bunun için iyi bir örnektir. Zira ışık frekans kanalı dışındaki elektromanyetik dalgaları kaydedebilen antenlerimiz yoktur.
Uyarı ve Tepki (Reaksiyon)
Sinir Hücresi
Sinir Hücreleri Arasındaki Uyarımın iletimi
Vücudun Ürettiği Uyuşturucu Maddeler
Sinir Sistemi
Vejetatif Sinir Sistemi
Beyin ve Yapısı
Büyük ve Ara Beyin İlişkisi
Limbik Sistem
Duyu Organları
Göz Çeşitleri
Duyma Organı
Çevre ve Duyu Organları
Stres ve Ruhsal Hastalıklar
Uyku ve Rüya
Hareket ve Denge Duyusu
Bitkilerde Destek ve Hareket
Günlük ve Yıllık Biyolojik Ritim
Canlıların Çevresi
İklim Faktörleri
Hormonlar ve Hipofizin Denetim Görevleri
Hipofiz, kiraz çekirdeği ya da fasulye iriliğinde bir yapı olup, HİPOTALAMUS'un alt kısmında, ara beynin bazalinde oturur. Hormon bezleri arasındaki önemi büyüktür. Protein ve peptidler onun hormonlarıdır
Hipofiz arka lobunun hormonları hipotalamus nöronlarının ana kısmında oluşur, daha sonra aksonlarda hipofiz arka loblarına nakledilir ve ihtiyaca göre salgılanır. Yani bunlar NÖROHORMON'lardır
Hipofiz arka loblarında salgılanan ADtÜRETİN hormonu böbrekte urinin yoğunluğunu düzenler. Adiüretinin devre dışı kalması halinde, vücut günde 20 litreye kadar çıkabilen oldukça ince bir urin salgılar. Arka lobun başka bir hormonu da OK-SITOZİN'dir. Bu plasentanın doğum esnasında kontraksiyonunu sağlar.
Hipofiz ön lobunun en önemli hormonu, büyüme hormonu da denen SOMA-TOTROPÎN'diı. Vücudun büyümesini etkiler. Gençken fazla salgılanması devliğe, erişkinlerde ise el ve ayakların anormal büyümesine neden olur. Normalin altında üretilirse cücelik görülür. Bu durumda hipofıze bağlı cücelikten söz edilir. Somato-tropin verilerek tedavi yapılırsa cücelik önlenebilir.
PROLAKTIN, emziren annelerde süt salgılamasını aktive eder. Bu da hipofiz ön lobu tarafından salgılanır. Hipofiz önlobunun hormonlarının önemli bir kısmı diğer hormon bezlerini yönetir. Tiroidin böbreküstü bezi ve eşeysel bezlerinin işlevini aktive eder ve onlann kendi hormonlarını salgılamalarına yol açar.
Programlanmış Adresler
Hormonlar sadece hücrenin üzerinde veya içindeki belli reseptörlerle tepkime gösterir. Bu reseptörlere sahip olmayan hücreler için, hormonların anlamı yoktur. Şimdi şu soru akla gelebilir; neden bazı dokular, hormon alımını mümkün kılan reseptörlere sahiptir? Reseptörler proteindir. Proteinler, DNA'nın yapısına uygun olarak çekirdekten plazmaya mRNA'nın taşıdığı bilgiye göre ribozomlar tarafından üretilir. Bu prosesin düzenlenmesi için bakterilerde OPERON MODELİ bulunmuştur. Embriyonal gelişim sırasında, belli hormon reseptörlerini yapan bilgiyi veren genlerin, nasıl aktive veya inhibe edildiğini düşünmek oldukça ilginçtir. Örneğin embriyonal gelişimdeki farklılaşmada hangi dokunun hangi hormona tepkime göstereceği saptanabilir. Dokunun görevi kalıtım faktöründe gizlidir. Bu aşağıdaki şekilde gerçekleşir:
Operon modeli hormon etkisi ile iki şekilde ilişkiye girebilir:
a) Dokunun görevi muhtemelen tamamen belli genler tarafından saptanır. Bu belirleme Operon modeline uygun olarak farklılaşmada gerçekleşir.
b) Gen aktivasyon mekanizmasına göre hormon etkisi aynı şekilde Operon Modeline göre olur.
Hormon Sisteminin Bozulması
Şeker hastalığının temelinde hormon sistemindeki bozukluk yatar. İnzulinin yeterli olmayışı sonucunda ortaya çıkan kan şekeri yoğunluğundaki artış, artan susama hissine ve hatta metabolik olayların dengesini de bozduğundan, genel metabolik bozukluklara yol açar. Açlık ve çalışma isteksizliği bu hastalığın semptomlarıdır.
Hormonlar çok az miktarda bile etkilidir. Bu yüzden hormon yoğunluğundaki en ufak bir değişme bile, vücudun normal işlevlerinde bozukluğa yol açar. Tedavi için hormon preperatları verilirken, miktarın çok iyi ayarlanması gerekir. Büyüme bozukluklarında büyüme hormonu ile tedavi yapılır. Günümüzde bu yöntemin yan etkileri anormal büyümeden daha fazla olduğu için bu yöntem terkedilmiştir.
Hormonlar Yardımı ile Bazı Olayların Yönetimi
Şeker İçeriği
LANGERHANS, doktora çalışmasını yürütürken 1869 yılında pankreasta adalar halinde dağılmış ve 0,3 um büyüklüğünde ve bez dokusunun diğer bölümlerinden kolayca ayırt edilebilen hücre grupları keşfetti. 1889 yılında pankreası uzaklaştırılan hayvanlarda şeker hastalığının oluştuğu bulundu. Pankreası alman hayvanın kanına pankreas ekstresi verildiğinde, şeker hastalığına rastlanmadığı görüldü. Buradan da pankreasın bir hormon bezi olarak çalıştığı sonucu çıktı. Pankreas salgısını doğrudan kana vermektedir. Bu ise LANGERHANS adacıklarında oluşur. 1921 yılında bu adacıklardan INZULİN'm izolasyonu gerçekleşti. Bu hormon vücudun şeker bütçesini etkiler. İnzulin 51 aminoasidinden oluşmuş bir peptid olup, yapısı 1955'den beri bilinir. 1980 yılından beri de inzulini gen teknolojik olarak bakterilerden üretmek mümkün olmuştur.
Hücrede sentez sırasında ön basamak olarak büyük bir molekül olan PROINZULIN oluşur. Bu daha sonra İnzuline dönüşür. Golgi vesikülleri kanalı ile inzulin hücre mem-branına gelir ve ekzositozla dışarıya verilir. Diğer protein hormonları da benzer şekilde oluşur ve salgılanır.
LANGERHANS adacıkları, inzulinden başka ona karşıt etki yapan bir hormon olan GLUKAGON'u da salgılar. Bu da aynı şekilde bir peptiddir
Şeker metabolizmasının merkezi organı karaciğerdir. Karaciğer, pfort atar damardan bağırsaktan gelen glikozu alır ve onu GLİKOJEN'e dönüştürür. Gereksinim halinde glikojen tekrar şekere yıkılır ve kana verilir. Böylece kan şekeri %0.1 (=100 mg glikoz/100 mi kan) oranında devamlı olarak aynı yükseklikte tutulur. Kan şekeri düzeyi bir yandan inzulinin diğer yandan glukagon, hipofiz, böbreküstü bezi ve tiroid hormonlarının karşılıklı etkileşimi ile sabit tutulur. Kan şekeri içeriği artarsa LANGERHANS adacıklarından hemen inzulin salgılanır. Bu, fazla şekerin kısmen okside olmasını, kısmen de karaciğer ve kaslarda glikojene dönüşüp depolanmasını sağlar. Kan şekeri içeriği düşerse glukagon ve diğer hormonlar işlemeye başlayarak karaciğerin glikojeni üzüm şekerine yıkıp şekeri kana salmasına yol açar.
Eğer inzulin yeterince salgılanmazsa, şeker hastalığı (=Diabetes mellitus) görülür. İnzulin eksikliği bir yandan dokuda glikoz yıkımını azaltırken, diğer yandan yağ ve proteinden glikojen yıkımı ile glikoz yapımını artırır. Bütün bu olaylar kan şekerini yükseltir. Böylece de böbrek kandaki glikozu tutamayarak onun idrarla dışarı atılmasını engelleyemez. Bu arada büyük miktarda urin (=Diabetes) oluşturulur, bunun da tadı tatlıdır (=mel-litus). Yağ ve protein yıkımının çok artışı ve kanda glikoz düzeyinin yükselmesi metabo-lik olaylarda birçok bozukluklara neden olur. İnzulin alınımı hastalık belirtilerini, inzulin etkisi süresince ortadan kaldırabilir. Eğer büyük miktarda inzulin alınırsa kan şekeri kısa sürede düşer. Kandaki şeker düzeyi (glisemi)nin belirli bir düzeyin altına düşmesine "hipoglisemi", yükselmesine ise "hiperglisemi" denir. Her iki halde de ağır kramp, kendini kaybetme ve soluk alamama gibi olaylar ortaya çıkar. Bu nedenle inzulin önerilirken dozun çok iyi ayarlanması gerekir. Şeker hastalığının ortaya çıkışında genetik yapı da rol oynar. Bazen inzulin tedavisine cevap vermeyen şeker hastalıkları da ortaya çıkabilir. Böyle durumlarda inzulin almaçları çalışmamakta ve inzulin karaciğer ve kas hücrelerine hiç etki yapamamaktadır. Şeker hastalığı karaciğerde tahribata yol açar. Bu nedenle şeker hastaları ve olma eğilimi (=ailede şeker hastası varsa) olanlar, karaciğer hastalıkları (örneğin siroz)nın oluşmasını kan şekerlerini normal düzeyde tutarak (=diet veya inzulin tedavisi) önlemelidirler.
Şeker hastalığında sinir sisteminin işleyişinde ortaya çıkan bozukluklara "nöropati" denir.
Bazı Hormon Bezleri ve Çalışması
İnsandaki hormon çeşitlerinden bazılarını daha yakından inceleyelim
Tiroid Bezi
Tiroid bezi gırtlağın önünde iki loplu 30 gr ağırlığında bir yapıdır. Tiroidin hastalık yapacak şekilde irileşmesi sonucunda GUATR oluşur .Tiroidin tamamen uzaklaştırılması çeşitli bozukluklara yol açar. Bu nedenle önemi en önce bulunan bez tiroiddir. Onun hormonu iyod içerikli ve TtROZÎN adlı aminoasitten kökenlenen TİROKSİN' dir. Erişkin birinin vücudunda 10-15 mg tiroksin vardır. Bu tüm hücrelerdeki oksida-tif olayları hızlandırarak temel enerjinin artmasına yol açar. 2-3 mg'lık tiroksin, temel enerjinin % 20-30 oranında ilaveten artmasına yol açar. Temel enerji 20°C'lik ortamda gevşemiş durumdaki bir insanın, vücut işlevlerini yapması için gerekli enerjidir.
Hipofizin büyüme hormonu etkisini, ancak tiroksinin varlığı halinde göstereceğinden, tiroksinin yetersiz veya hiç olmayışı, vücudun genç yaşlarda küçük kalmasına neden olur ve eşey organlarının gelişimi gecikir. Genellikle psikolojik bozukluklar da görülür. Bu hastalık KRETİNİZM olarak ifade edilir. Önceleri daha çok iyot eksikliği olan bölgelerde rastlanırdı. (hormon bezi)
Tiroid bezinin salgıladığı başka bir hormon da KASİTONİN'du. Bu kalsiyum metabolizmasına etki yapar.
Böbreküstü Bezi
Böbreküstü bezleri böbreğin üzerinde yer alır. Her birisi böbreküstü kabuğu ve özünden oluşur. Öz kısmında ADRENALİN ve NORADRENALIN üretilir. Böbreküstü bezi korteksi hormonlarına KORTİKOİD adı verilir. Bu hormonlardan Mİ-NERALKORTIKOİD'lor, mineral bütçesine etki yapar ve kan ile dokudaki Na+ ve K+ iyonu oranının düzgün olmasını sağlar. İkinci bir grup olan GLUKOKORTÎ-KOID'ler karbonhidrat ve protein metabolizmasına etki yapar. KORTİZOL bu gruptan olup, karaciğerde glikozun sentezini aktive eder ve immun sistemini etkileyip iltihaplanmayı bloke eder.
Ani korku, hiddet ve diğer etkileyici faktörler senpatik sinir sisteminin de etkisi ile ADRENALİN ve NORADRENALİN'm kana salgılanmasına neden olur. Bu her iki hormon tarafından harekete geçen fizyolojik tepkimelerin tamamına FIGHT OR FLIGHT SYNDROME (=FFS) adı verilir. FFS kalp atışı artışı, kasın kanlanması, yağın serbest yağ asitlerine yıkımı, kan şekerinin yükselmesi, göz merceğinin genişlemesi, terlemenin artışı ve sindirimin inhibe edilmesi gibi simptomlarla kendini belli eder.
Alarma neden olan dış uyarıların kaybolması ile tepkiler de son bulur, çünkü hormonlar kısa sürede yıkılırlar.
Acı çekme, soğuk, oksijen noksanlığı ve infeksiyonlar gibi bazı etmenlerin organizmayı uzun süre etkilemesi sonucunda kültür hastalığı adı da verilen STRES ortaya çıkar. Yoğun stres zararlı olabilir buna DİSTRES denir. Ölçülü ve normal düzeydeki stres, organizmayı aktive eder ve onu uygun aktif durumda tutar, buna ÖSTRES denir.
Eşey Bezleri
Neslin devamı eşey hücrelerinin üretilmesine bağlıdır. Hadımlaştırma (=kas-trasyon), kadın ağalardaki gibi, ikincil eşey organlarının oluşumunu engeller. İğdiş yapılan bir boğa sakin bir öküze dönüşür. Genç yaşta iğdiş edilen geyik ve karacalarda boynuz oluşmaz. Hadımlaştırılan horozda ibik meydana gelmez. Daha sonra eşey bezi nakli yapılan horoz tekrar normale döner. Eşey bezi hormonları (=SEKSÜEL HORMON) eşeysel gelişim, vücut yapısı, metabolik olaylar ve insanın ruhi yapısını etkiler. Eşeysel organların olgunlaşması ve ikincil eşey özelliklerinin izlenmesi ile insanda ergenlik (=PUPERTET) görülür. Her bireyde her iki seks hormonu da bulunur. Yalnız eşeysel özelliklerin oluşumunda dişilik ve erkeklik hormonlarının miktarı önem taşır. Bu miktarlardaki bozukluklar bazı anormalliklere neden olabilir (örneğin transseksüalite). En önemli erkek eşey hormonu TESTOS-TERONdur. Bu ergenlik döneminde testis (=torba) dokusunun olgunlaşmasına ve sperm üretimine yol açar; erkeğin ikincil eşey özelliklerini yönetir. Ergenlik döneminde çok salgılanıp yoğunluğunun artışı vücut büyümesini engeller.
Hormonların Etkisi Mekanizması
Bazı hormonlar hücrelerarası enzim sistemini etkiler. Bunun için kan dolaşımı ile vücudun tüm organ ve dokularına gidebilen ve hucresiz sistemlerde de etkili olan "Adrenalin" örnek olarak verilebilir. Adrenalin, ikincil elçi (=second messenger) olarak görev yapan maddelerin harekete geçirildiği metabolik olayları etkiler. Örneğin burada ikincil elçi madde olarak çiklik Adenozinmonofosfat (=cAMP) la olan olayı açıklayabiliriz:
Bilindiği gibi adrenalinin bir başka önemli görevi de karaciğer glikojenlerinin glikoza yıkımını hızlandırarak kandaki şeker seviyesini artırmak-dır.Bu olay şöyle olur: Önce adrenalin, karaciğer hücresinin membranının dışındaki özel bir almaca (=reseptör) bağlanır. Bu arada guanosili bağlıyan bir proteini GDP'nin GTPile değiştirilmesi için harekete geçirir. Böylece membranın iç kısmında bulunan ve ATP'nin cAMP'a birikimini katalizliyen adenilçiklaz adlı enzim aktive edilir Bu olay anorganik fosfatla beraber, glikojenden glikoz-1-fosfatın oluşumuna etki yapar, aktif fosforilaz a'yı, enzim aktivitesi sonucunda harekete geçirir. Reaksiyonda cAMP, süratle çiklik Nukleotid dıesteraz enzimi ile 5- Adenozinmonofosfata yıkılır.
Deneysel olarak karaciğer hücresindeki adrenalin etkisi cAMP ilavesi ile azaltılabilir: Bu etki, çiklik Nukleotid diesteraz'ın Theofilin'le bloke edilip, cAMP'nm yıkımı engellenerek, uzatılabilir. cAMP'm aktivas-yonu,adrenalin dışında,parathormon.tiretropik hormon, vazopresin, glucagon ve melanositde stimule edici hormon olarak (=ikincil elçi second messenger) rol oynar. Bu hormonların çeşitli etkileri, adrenalindeki başlangıç seyrine benzemeyebilir. Bu nedenle cAMP'ın çeşitli enzimatik olaylara etki yapabileceği düşünülebilir. Adrenalin veya Noradrenalin için böyle almaçlar bilinmektedir. Birbirine karşıt (=antagonist) etki yapan alfa ve 8-almaçlar kanıtlanmıştır. Noradrenalin daha çok alfa-, adrenalin ise hem alfa- hem de 6- almaçlara etkilidir.
Karaciğer ve kasda glikojen yıkımının adrenalin ve glucagonla düzenlenmesi çok iyi bilinir. Bu hormonlar söz konusu hücrede cAMP seviyesini yükseltir. cAMP fosforilaz-kinaz ve sentetaz kinazı aktive eder. Fosforilaz inaktif durumdan aktif duruma geçer. Glikojen yapımı engellenir; ancak yıkımı kolaylaşır. Enerji üretici olarak, Glikoz 1 ve 6 fosfat'm üretimi söz konusu olur. Böyle bir düzenleme de bir hormon üzerinden 1. elçi (firs messenger) olarak olayın olduğu organın hücresine; 2. elçi (second messenger)de cAMP kanalı ile hücreye aktarılır. cAMP üzerinden etkili olan hormonlar farklı metabolik olaylarda özel bir etkiye sahiptir
Seks hormonları hücre membranma girer. Bunların reseptör molekülleri plazmada bulunur. Hormonlar burada onlarla bir HORMON Reseptör Kompleksi'ne tepki gösterir. Bunlar çekirdeğe göçer ve belli genlerin aktivasyon veya inhibasyonuna etki yapar. Bu daha sonra m-RNA'nm üretimi kanalı ile hücrenin cevap vermesine neden olur. Burada GEN AKTİVASYON MEKANİZMASI'ndan söz edilir. Bunun etki tarzı ve düzenleme mekanizması arasında operon modeline göre yakın bir akrabalığın olduğu kabul edilir. Hormon-reseptör-komp-leksi, bir Co-represörün rolünü oynar ve bu şekilde genlerin devreye girmesi veya devreden çıkması kolayca düşünülebilir
Hormonal gen aktivasyon mekanizması ilk defa, böcek kromozomlarında "pufF'ları oluşturan bir steroid hormon olan Ekdizon izlenmiştir. Omurgalılarda da steroid hormonlar gen aktivatörü olarak etki yapabilir. Bu hormonların etki yaptıkları yerlere bağlanmasına, almaç yapılar da katılır. Uterusda östradiol için iki, erkek eşey bezlerinde androjen için ve kurbağa idrar kesesinde aldosteron için almaç proteinleri bulunmuştur. Her bir uterus hücresinde 100.000 östradiol almacı vardır.
Hormonlar, Hormon Çeşitleri
Sinir sistemi yanında bilgi taşıyıcı ikinci sistem olarak HORMON SİSTEMİ önemlidir. Hormonlar bilgi taşıyıcı maddeler olup, çok az miktarda bile etkilidir ve organizma tarafından bizzat üretilir. Hormonlarla ilgili bazı önemli sorulara açıklık getirilmelidir; örneğin:
a) Kaç türlü hormon vardır?
b) Hormonlar vücutta nerede üretilir?
c) Vücutta hangi olayları yönetip yönlendirirler?
d) Hormonlar nasıl ve ne şekilde etki yaparlar? Hormonlar kimyasal yapılarına göre aşağıdaki şekilde ayrılır:
a) Peptit ve protein hormonları;
b) Steroid hormonları;
c) Aminoasitlerden oluşan hormonlar;
d) Yağ asitlerinden yapılmış hormonlar.
Bazı olaylardan sonra, huzursuzluk ve heyecan uzun süre devam eder. Heyecan ve korku, vücudu duyarlı yapar. Vücut dış tehlikelere karşı uyanık olmak için büyük oranda güç kullanır. Kanda sinir ve kasları enerji ile donatmak için üzüm şekeri yoğunluğu artar. Vücut dokusu enerji üretiminde daha fazla oksijen sağlamak için kan basıncını yükseltir. Bu durum ADRENALİN adlı hormonla aktive edilir. Hormonların etkisi çok çeşitlidir. Büyüme, seksüalite ve metabolizma özel hormonlarla düzenlenir.
Homonlar türe özgü değildir; ama özel etkiye sahiptirler. Bu özel etki belli alıcı hücrelerdeki proteinlerle olur, zira bu proteinler hormonla bağlanır. Bu tip proteinlere HORMON ALMACI denir. Bunlara hücre membranı, sitoplazma veya çekirdekte rastlanır. Peptid ve protein hormonlarının almaçları hücre membranında bulunur. Kanda dolaşan hormonlar sürekli olarak karaciğerde yıkılır veya böbrekler kanalıyla dışarıya atılır.
Hormonlar oluştukları yere göre iki gruba ayrılır:
a) Bez Hormonları
Hormonu doğrudan doğruya kana veren bezlerde oluşurlar. Bu bezlere ENDOKRİN BEZ denir. İnsanda bu tip bezlere hipofiz, epifiz, tiroid ve pankreasdaki langerhans adaları, böbreküstü bezleri ve eşey bezleri örnektir.
b) Doku Hormonları
Genelde hormon üretiminden başka görev yapan dokulardaki oluşumlardır. Örneğin mide mukozasındaki GASTRİN doku hormonu olup, midede tuz asidi salgılanmasını uyarır. İnce bağırsağın SEKRETİN'i ise midede tuz asidi salgılamasını inhibe eder. Böbrek hücrelerinin RENİN'i tansiyonu artırır. Bazı belli sinir hücrelerinin NÖROHORMON'u ve beynin NÖROMODULATÖR'leri vardır. Nörohormonlar timüs bezini ve böylece bağışıklık reaksiyonlarını etkiler. Bu nedenle SİNİR SİSTEMİ, HORMON SİSTEMİ ve İMMUN REAKSİYONDU arasında yakın ilişkiler vardır.
Bez hormonları, doku hormonlarına göre vücudun farklı bölgelerinde izlenir. Hem omurgalı hayvan böbreküstünde, hem de belli nörosekrotorik hücrelerce salgılanan NORADRENALİN bez ve doku hormonları arasındaki geçiş için bir örnektir.
PROSTAGLANDİN'ler metabolik olayları düzenleyen doku hormonlarının en önemli gruplarındandır. Bunlar diğer hormonlarca yönlendirilirler. Tansiyona, membranlar kanalı ile gerçekleşen iletim olaylarına ve bronşların kontraksiyonuna etki edip mide özsuyu oluşumunu azaltırlar. Aspirin prostaglandin üretimini bloke eder.
Bitki hormonları da doku hormonlarıdır.
FEROMAN'lar hormon benzeri maddeler olup en düşük yoğunlukta bile hormon tesiri yapar. Hayvanlarda bunlar duyu hücreleri üzerinden devreye girer. Böceklerin seksüel uyarı hormonları uzun zamandan beri bilinir. İpek böceği dişisi BOMBYKOL'ü salgılar. Feromonlar sentetik olarak üretilip, biyolojik savaşta kullanılır.
Hücre ve Doku Kültürleri
Bitkiler
Egzotik orkideler gibi kultivasyonu zor bitkilerde özel bir kültür tekniği uygulanır. Bitkiden izole edilen kısmı, hatta tek hücre, yapay besi ağarında tutulabilir. Doku parçaları kültür içinde genellikle heterotroftur. Kültür gerekli mineral tuzları, sakkaroz veya glikoz gibi bir şekeri enerji kaynağı olarak içermelidir. Ayrıca, büyüme ve hücre bölünmesini aktive eden bitki hormonu (=fitohormon) da eklenir.
Eksplante (=dışarıya alınma) edilen doku parçası, kültürde hücre bölünmeleri ile kesim yüzeyinde önce farklılaşmamış hücrelerden oluşan bir yara dokusu veya bir KALLUS oluşturur. Daha sonra bu kallusda farklılaşmalar olur. Bu da doğurgan doku, yani meristemin oluşumu ile başlar. Kallus dokusundan birkaç haftalık aralıklarla parçalar kesilir ve kultive edilir. Böylece kısa zamanda çok sayıda önkültür sağlanır. Bitki doku kültürleri hem ışıkta hem de karanlıkta tutulabilir. Uygun yoğunluk ve karışımda ilave edilen fitohormonla doku birikintisinde bitki organlarının oluşumu indüklenir. Sonuçta, toprakta normal olarak üretilebilecek küçük saf bitkiler yetiştirilir. (doku kültürü pdf)
İzole edilen tek hücrelilerle kültür yapmak için akıcı besi maddesine ihtiyaç vardır. Önce kallus dokusu yetiştirilir. Çalkalama ve besi ortamının uygun bileşimi ile farklı büyüklükte hücre agregatlarının ve hatta tek bir hücrenin ayrılması sağlanır. Böyle bir kültüre HÜCRE SÜSPANSİYON KÜLTÜRÜ denir.
Hücre kültürü, kültürü yapana birçok olanak verir. Döllenmede baba ve annenin kromozom seti ile bitki çoğalması ve mayozdaki tesadüfi kromozom dağılımı, yetiştirici için kalıtsal olarak değişmeyen tohum eldesini zorlaştırır. Polen ve yumurta döllenmeden önce haploiddir. Bu haploid hücrelerden tekrar tam bir bitki eldesi mümkündür. Gerçi bu bitkiler haploid olarak küçük ve sterildir; ama onların haploid genomları iki katına çıkarılarak verimli (=fertil) yapılabilir. Melezden saf kalıtsalların eldesi bu yolla çok hızlı olur.
İzole hücrelerden bitki yetiştirme, tek tek hücreleri ve böylece bitkinin tamamını genetik olarak değiştirme imkanı verir. Pratik için genomun tamamını değiştirmek yerine, bazı özelliklerin değiştirilmesi önem taşır. (doku kültürü teknikleri)
Hayvanlar
Hayvan ve insan organizmasından hücre ve doku kültürü yapılabilir. Mekanik ve kimyasal müdahalelerle bunlar hücre birliklerinden alınarak besi ağarına getirilir. Ağara hayvan serumu ilave edilir. Büyüme etmeni belli polipeptidler hücrelerin sabit bir temele doğru kaymasına etki yapar. Yani hayvan hücrelerinin çoğu, eğer cam veya plastik kaplarda kültive edilirse, büyür ve çoğalır. Bağ dokudaki bir ara madde olan kollajen de böyle yapışkan polipeptidler içerir. Bu yüzden deney kabının tabanı kollajenle kapanırsa hücre kültürünün büyümesi önemli ölçüde artar.
Organizmanın organ veya dokusundan elde edilen hücre kültürlerine PRİMER KÜLTÜR denir. Bu kültürler belli bir yoğunluğa ulaşırsa, bunun bir kısmı değiştirilir ve SEKONDER KÜLTÜR elde edilir.
Böylece çok miktarda kültür yapılabilir. Bunların içindeki hücreler, canlı organizmanın gösterdiği özelliklere sahiptir. Embriyonal iskelet kası hücreleri kültürde kasılabilen büyük kas ipliklerine kaynaşır. Epitel hücreleri, birbirine bağlı hücre yüzeylerini, intakt organizmada olduğu gibi oluşturur. Hatta sinir hücreleri uyarılabilir aksonları meydana getirir. Pasajların (sekonder kültürlerin yapılmasına verilen ad) farklı büyüklükte ve sayıda oluşuna göre hücreler organizmadaki gibi yaşlılık belirtileri gösterir. Hücreler alındıkları organizmanın sınırlı olan yaşını aksettirir; ama bazen kültürde uzun yıllar yaşayan ve hatta sınırsız kültive edilebilen hücreler de vardır. Böyle kültürler sıvı azotla -97°C'de dondurulabilir. Bugün bir sinir hücresi bankası vardır. Buradan tüm dünyaya materyal gönderilir. Böylece bütün dünyada aynı türden objelerle çalışılması sağlanır.
Hücre kültüründe füzyon maddesi yardımı ile çeşitli hücreler birleştirilir. Böylece iki çekirdekli HETEROKARYON denen hücre oluşur. Çekirdekler de birbiri ile kaynaşırsa HİBRİD HÜCRE meydana gelir.
Bitkilerde Kanser
Bitkilerde de kanserli yumrular görülür. Yaygın bir toprak bakterisi olan Agrobacterium tumafaciens, iki çenek-li bitkilerdeki yaralardan içeri girer. Kök ve gövde ekseni arasındaki geçiş bölgesinde KÖKBOYNU TÜMÖRLERİ ya da KÖKBOYNU GALLERİ'ni oluşturur Bu gibi oluşumlar bitki hücresinin büyümesi ile meydana gelir. Tümörlü hücrelerde bakterilerin beslendiği yüksek yoğunluktaki aminoasit derivatları oluşur. OPİNE adı verilen bu maddeler normal bitkilerde görülmez. Tümör hücreleri bakterilerin uzaklaştırılmasından sonra bile, nor büyümelerini sürdürür. Yani tümörü artırıcı özellik bakteriden bitki hücresine geçmiştir. 70'1İ yıllarda, bakteri kromozomu dışında halka-şekilli DNA molekülünün buna yol açtığı bakteri tarafından bitki hücresine sokulan bir PLAZMİD olduğu anlaşıldı. Buna tümör indükleyici plazmid veya kısaca Tİ PLAZMİDİ denir. Ti Plazmidinin küçük bir bölümü konukçu hücrenin genomuna yerleşir ve orada tümörün büyümesi sırasında yıllarca kalır. Bu daima senkron (=uyumlu) olarak konukçu hücrenin çekirdeğindeki DNA ile replike olur. Ti Plazmidinin konukçuya yerleşen kısmının içinde OPİN SENTEZİ için gerekli olan genler de bulunur. (bitki kanser)
Agrobakteriler bir organizmanın genetik bilgisine nasıl yabancı genlerin sokulabileceği yolunu gösterir. Burada doğal bir gen teknolojisi örneği söz konusudur. Bitki yetiştiricileri bu yolla kültür bitkilerine yeni ve arzu edilen özellikleri kazandırmaya çaba sarfeder. Restriksiyon (=azaltma) enzimleri yardımı ile arzu edilmeyen genler, örneğin tümör oluşturanlar, bakterinin Ti Plazmidinden ayrılır ve onun yerine arzu edilen genler getirilir. Bu yolla herbisitlere dirençli bitkiler yetiştirilir. Bir başka amaç da, bu yolla azot depolayan yararlı bitkilerin üretimidir.
Bitki tümörlerinin bir başka grubunu "genetik tümörler" oluşturur. Bu daha çok türler arası hibridlerde görülür. Farklı türlerin genomlarının kombinasyonu bazen tümör oluşumlarına yol açar
Radyoaktif Işınlanma, Kimyasalların Etkisi ve Kanser
Batı Almanya'da altmışlı yılların başında doğan çocukların bir bölümünde bazı anormallikler izlendi. Thalidomid içerikli ilaçların alımına başlanan dönemlere bağlı olarak, embriyoda bozuklukların olduğu görüldü. Örneğin koldaki bozuklukların ilacın hamileliğin 3.-6. haftasında alınması halinde ortaya çıktığı anlaşıldı.
Her yıl yüzlerce çocuk, alkol bağımlısı anneleri nedeniyle sakat doğar. ALKOL EMBRİYOPATİSİ denen bu sakatlıkta iyi büyümeme, düşük ağırlık, beynin zarar görmesi ve çeşitli organların eksik oluşu gibi semptomlar izlenir. Sigara tiryakisi bir annenin de çocuğunda iyi gelişememe gibi bozukluklar görülür.
Hamilelik sırasında, kızıl gibi bulaşıcı hastalıklar da embriyoya büyük zarar verir. Hamileliğin 4. haftasında kızıl olunması halinde, embriyonun zarar görme oranı %50; 9.-10. haftada ise %10'dan daha azdır. Hamilelik sırasında kızıl olan annenin çocuğunda kalp rahatsızlığı çıkma oranı %85, Karaciğer ve Dalak rahatsızlıkları çıkma oranı %65 ve ölüm aranı %20'yi bulur.
Röntgen gibi iyonize ışınlar, radyoaktif elementler ve kozmik ışınlar da, gelişen ve büyüyen organizmada etkili olur. Enerjice zengin ışınlar kanser tedavisinde kullanılır. Bu ışınların tıpta kullanımları sımrlıdır. Örneğin embriyonun erken gelişim dönemlerinde annenin tedavisi bu ışınlarla yapılamaz. Hatta bazı doku ve organlar duyarlı dönemlerinde iyonize ışına maruz kalmamalıdır. Burada kromozomlarda mutajenik etki söz konusudur. En çok da gametler bu mutajenik etkiden zarar görür; hatta zarar gören bireylerde resesif mutasyon meydana gelir. Bunlar ileri döllerde kalıtsal bir hastalık olarak ortaya çıkabilir.
İnsan embiryosu üç embiryonal tabakanın oluştuğu ilk 8 haftalık döneminde, bu tip ışınlardan en fazla etkilenir. Bu yüzden doğan çocuktaki sakatlıkların nedenlerini bu erken ve duyarlı embiryonal dönemde aramak gerekir. Zararlı etmenlerin zararının en az olduğu dönem, üç aydan sonraki fazdır. Zira bu dönemde insan embiryosunda temel olarak artık yeni organlar oluşmaz.
Sıcaklık ve Işığın Gelişmeye Etkisi
Sıcaklık
Doğal ölçülerde olmayan, düşük ve yüksek sıcaklıklarda krizalit dönemini geçiren bazı kelebek türlerinin kanat renk ve motiflerinin oluşumu bloke edilebilir. Normal çevre koşullarında kafa ve gövdesi beyaz renkli olan Rus tavşanının burun, kulak ve patileri siyahtır. Sıcak hava koşullarında ise tamamen beyaz renkli bireyler elde edilebilir. Bu olayların kontrolünün trioid ve böbreküstü hormonları tarafından yapıldığı olasıdır.
Şişmiş ve henüz çimlenmemiş durumda iken 0-50"C sıcaklıkta birkaç hafta tutulan çeşitli bitki tohumları çimlenmeye başlar. Alp Dağları koşullarında yetişen birçok bitki türünün çimlenebildiği hava koşullarına dikkat edilirse, bu bitkilerin çimlenebilmesi için sıcaklığın donma noktası altına düşmesi gerektiği görülür.
Kış tahılı, kışın soğuk etkisinden sonra çiçek açar. Eğer kış tahıl türleri ilkbaharda ekilirse, ekimi ilkbaharda gerçekleşen yaz türlerinin aksine çiçek açmaz. Düşük sıcaklığın uyardığı bölge, vejetasyon noktasıdır. Kış tahıl türlerinde şişmiş danedeki embriyo, soğuk uyarımı bakımından duyarlıdır. Bu gerçekten yararlanılarak, şişmiş tohumlar soğuk hava depolarında birkaç hafta donma noktası altında tutulur ve ilkbaharda ekim yapılır. Bu şekilde zengin ürün veren kış tahılı da, kış donlarının çok kuvvetli olduğu bölgelerde rahatça ekilebilir.
Bitkinin ikinci vejetasyon döneminin başladığına özgü sinyali, havanın soğuyup kış döneminin başlaması verir. Bitki bu soğuk havaya dayanabildiği gibi, buna gelişiminin devamı için de gereksinim duyar. Bu bağlamda soğuk hava koşullarının birkaç hafta devam etmesi gerekir. Bu dönemdeki sıcaklık optimumu donma noktasının biraz üzerindedir. Bu şekildeki düşük sıcaklık etkisi ile bitkinin çiçek açma yeteneğinin uyarılmasına VERNALİZASYON denir. Burada vejetasyon noktasının, yaprak yerine taç ve çenek yaprak, polen torbası ve yumurtalık oluşturmaya uyum sağlamış olması çok önemlidir. Bu değişme bir sinyal maddesi ile olur. Buna ÇİÇEK AÇTIRMA HORMONU denir
Gerçi bu hormon şimdiye kadar kimyasal olarak daha henüz kanıtlanabilmiş değildir; ama onun varlığı aşılama deneyleri ile gösterilebilmiştir. Henüz çiçek açmayan iki yaşındaki bir bitkinin vejetasyon noktasının yanına, vernalize olmuş bir bitki aşılanarak, bu bitkiye birinci yıl bile çiçek açtırabiliriz.
Işık
Gelişimleri sırasında çiçek açabilmek için, belli bir gün uzunluğuna ihtiyaç duyan birçok bitki türü bulunur. Bu nedenle bitkileri UZUN VE KISA GÜN BİTKİSİ diye ayırabiliriz Örneğin kahve, soya fasulyesi, keten ve krizantem kısa gün; soğan, havuç, ıspanak ve yulaf uzun gün bitkileridir. Gün uzunluğuna nötr olan bitkiler de vardır, bezelye aslanağzı ve salatalık bunlar için iyi birer örnektir. Burada KRİTİK GÜN UZUNLUĞU önemlidir. Bu süre 10-14 saat arasında değişir. Kısa gün bitkilerinde bitki çiçek açacaksa, günlük ışık süresi kritik gün uzunluğunu aşmamalıdır. Bunların uygun uzunlukta ve kesintisiz bir karanlık döneme gereksinimleri vardır. Karanlık dönem aydınlatma ile kesintiye uğrarsa bu bitkiler çiçek açmaz. Uzun gün bitkilerinde günlük aydınlık süresi, kritik gün uzunluğundan daha fazla olmalıdır. Bunlarda uzun bir karanlık dönemi ışıkla kesintiye uğrarsa, bunu sürekli ve uzun bir gün tamamlar. Uyarı etkisi ise FİTOKROM SİSTEMİ ile gerçekleşir. Fitokrom renk maddesi, hem açık hem de koyu kırmızı ışığı emer. Bu, bir renk maddesi ile protein bileşiğinden oluşur; buna KROMO-PROTEİN adı verilir. Molekülün renk maddesi kısmı tüm bitkilerde aynıdır. İnaktif fitokrom yani F açık kırmızı, 660 nm'lik bölgedeki açık kırmızı renkleri emer. Işık emilimi ile aktive edilen bu madde F koyu kırmızıya, yani 730 nm'lik ışığa dönüşür. Işığın dalga boyuna bağlı olarak 660-730 nm'ler arasında aktif fitokromun kısımları veya tamamı değişebilir Çiçek açmanın ışık dönemine bağımlılığına FOTOPERYOT denir Uzun süre yaz mevsiminin etkili olduğu yüksek coğrafik enlemlerde yetişen bitkiler, daha çok uzun gün bitkisidir. Tropik bölgelerde bulunan bitkiler ya kısagün ya da nötral bitkilerdir. Tropların kısa süren gün uzunluğu koşullarında, uzun gün bitkileri, tropik kısa gün bitkileri de uzun süren yaz günlerinde çiçek açamaz.
Halbuki bunlar sera koşullarında kışın bile çiçek açabilirler. Gün uzunluğu bakımından nötral olan bitkiler, gün uzunluğuna bağlı değildir. Bu yüzden de çeşitli enlemlerde çiçek açarlar. Oldukça geniş bir yayılış gösteren çobançantası ve benzeri otsu bitkiler gün uzunluğu bakımından nötrdür.
Açık kırmızı renkli ışık, gövde ekseninin uzamasını bloke ederken, yaprağın gösterdiği büyüme farklılaşmasını aktive eder. Karanlık koşullarda gelişebilen bitkilerde izlenen sararma olayına ETİOLEMENT adı verilir. Sararma olgusu, kısa süreli açıkkırmızı renkli bir aydınlatma ile giderilebilir veya engellenebilir. Engellemeden hemen sonra uygulanan koyu kırmızı ışıklı aydınlatma, örneğin 730 nm'lik bir ışıkla bitkinin daha önce sahip olduğu renk tekrar ortaya çıkabilir. Işık etkisi ile bir bitkinin belli bir yapı kazanma yeteneğine FOTOMORFOGENEZ adı verilir
Hayvanlarda da yıl içinde değişen gün uzunluğunun etkin olduğu gelişim olayları vardır. Bir dizi böcek türünde gün uzunluğu ve ışık uzunluğu tırtıl veya krizalit evresindeki gelişimde bir kesinteye, yani DİYAPOZ'a yol açar. Bu böcek türlerinin çoğu uzun gün hayvanlarıdır, yani erken yazın uzun günlerinde kesintisizce gelişimlerini tamamlarlar; ama i geç yazda kısa gün nedeniyle krizalit olarak kışı diyapoz yaparak geçirirler. Bir gündüz kelebeği (Araschnia levana) türünde bu iyi görülür. Burada ilaveten bir de sezon dimorfizmi izlenir. Kısa gün koşullarında krizalit döneminden sonra açık renkli ilkbaharı uzun gün koşullarında, yani diyapoz olmadan, koyu yaz formları görülür
Yaşlanmanın Nedenleri
Her canlı, türüne özgü, sınırlı bir yaşam süresine sahiptir. Sadece tekhücreliler gizli ölümsüzdür. Zira bunlarda hiç kesintisiz olarak gerçekleşen bölünmelerle genetik materyal bir sonraki döle kolayca aktarılır. Genellikle çokhücrelilere yaşlanma ölümden önce gerçekleşir.
Bitkilerde, ayrı ayrı basamaklar yardımı ile yaşlanma olgusuna ait zengin bilgiler elde edilir. Koparılan yapraklar yaşlanır ve kısa süre sonra ölür. Bu SİTOKİNİN=CYTOKİNİN adlı bir bitki hormonunun yaprağa iletilememesine bağlıdır. Eğer kopan yapraklara sitokinin verilirse yaşlanma engellenir. Bir yıllık bitki türlerinin çoğunda çiçek tomurcuklarının uzaklaştırılması ile uzun yıllar bitki ölmez.
Şu ana kadarki bilgilerin ışığı altında hayvan ve insanlarda en yüksek yaşın genomlarda saptandığı bilinir. Tıbbın başarıları insanın yaşama sınırını sonsuza kadar götürmeye yetmez. Maksimum yaş, yaklaşık 110 yıl olup genetik olarak belirlenir. Bunu bağ dokusu hücre kültüründe göstermek olasıdır. Küçük çocuklardan alınan hücre kültürleri 40-50 kez bölünür. Daha sonra hücre kültürü yaşlanır ve dejenere olur. Erişkin bağ doku hücre kültürlerinde hücre bölünme sayısı düşüktür. İnsandaki yaşlanma olgusu ile ilgili tartışmalar süregelmektedir. Yaşlanmanın hangi olaylara dayandığı tam ve açıkça bilinmemektedir. Yaşlanmanın açıklanmasında çeşitli kuramlar vardır:
a) Yaşın ilerlemesi ile birlikte kalıtım maddesinde bozukluklar artar. Bu da yaşam için çok önemli işlevleri sekteye uğratır. Ana doku hücrelerinden yeni hücrelerin üretilmesinin hızlı ve kesintisiz olduğu dokulardaki bozuklukların birikimi, sinir doku gibi yenilenemeyen veya iskelet kas dokusu gibi yavaş yenilenen dokularda daha azdır. Bununla birlikte tümör hücreleri sınırsız olarak bölünebilir ve bu nedenle gizli ölümsüzlerdir. Onların kültürü uzun süre mümkündür (Yıpranma Kuramı). Stres gibi olaylar yaşam beklentisini kısaltır.
h) Hücrelerdeki genlerin düzenleme f=regülasyon) olanakları gittikçe bozulur. DNA lanın mekanizmasının yaşla birlikte kusursuz işlemediğine özgü araştırmalar vardır. Özellikle transkripsiyondan protein biyosentezine kadar olan karışık olaylarda çeşitli safhalarda bozulmalar yaşlanma ile artar.
c) Protein sentezinin hızı düşer. Böylece hücreler daha az enzim içerir ve hücre membranında daha az almaç oluşturulur. Bunun sonucunda da dıştan gelen sinyallere daha yavaş tepkime olur (Protein Sentezi Kuramı).
d) Dayanıklı proteinler yaşlanır. Örneğin bağ dokunun kollajen iplikleri bu tip proteinlerden olup, elastikiyetleri sürekli olarak azalır (Kollajen Kuramı).
e) Hücre içinde ve çeşitli organeller arasında hücresel transport olayları artan bir şekilde bozulur. Lizozomlardaki olaylar çok önemlidir (Transport Kuramı).
f) Metabolik atıklar yaşlanma ile birlikte vücutta birikir (Atık Madde Kuramı).
Çokhücreli tüm organizmalar, gizli ölümsüz tekhücrelilerin aksine, ölür. Bu ölüm, onların sistemlerinin bir özelliği olup, organizasyonun bir sonucu olarak karşımıza çıkar.
Günümüzdeki sağlık ve tedavi koşulları, insanın yaşama süresini artırmıştır. Bu süre gelişmişlik düzeyine göre ve yaşama koşullarına göre değişir. Ortalama olarak kadınların yaşama süresi erkeklerden fazladır. Bu süre (ilk rakam kadın, ikinci rakam erkek) bazı ülkeler için şöyledir: Türkiye'de 66/59; Almanya'da 73/67; İngiltere'de 74/68; Avusturya'da 72/65; Portekiz'de 65/60; Burma'da 44/41 ve Japonya'da 71/66'dır. Bu süre 1920'lerde 45/35 iken 1870'lerde 35 yıl, hatta 16. yy'da28 ve taş devrinde 20 yılın altındaydı. Türkiye'de ortalama yaşın düşük oluşunda çocuk ölümlerinin çok yüksek oluşunun önemli rolü vardır. Diğer bazı canlılardaki ortalama yaşam süreleri de farklıdır. Örneğin; deve 30, geyik 27, at 46, fil 70, su samuru 19, goril 40 ve maymun 45 yıl yaşar. Bazı bitkilerin tahmini olarak maksimum ulaştıkları yaşlar da şöyledir; Kayın 300, ıhlamur 800, ardıç 1200, saplı meşe 2000, incir 2500, dikenli çam 4500 yıl.
Kalp Atışının Bozulması ve Elektrokardiogram (EKG)
Elektrik akımının neden olduğu kazalar, çoğunlukla ölümle sonuçlanır. Aynı şekilde önceden alıştırmadan aniden soğuk suya atlama da hayatı tehlikeye sokar. Her iki durum da kalp karıncığının ventriküler fibrilasyonuna neden olur ve bu hareket sonucu kalp kası kan pompalamaksızın çok süratli olarak kasılır. Buna bağlı olarak; sinüs düğümlerinde uyarı mekanizması bozulur veya kalp kasında uyarının yayılması gerçekleşmez. Kanı yönlendirmede görev alan kapakçıklar açıkken hiçbir direnç göstermemeli, kapalıyken sızdırmaz olmalıdır. Mitral kapakçığı kan sızdırıyorsa, sol karıncık kasıldığında kan kulakçığa geri döner. Bu gidiş geliş kalbi yorar. Bunu önlemek için, hasta kapakçık cerrahi müdahale ile ya değiştirilir, ya da tedavi edilir. Son yıllarda cerrahi müdahaleye gerek kalmadan balon uygulaması yapılır.
Kalp normal bir yaşam süresince üç milyar kez atar. Kalp atışında bazen bozulmalar olur. Bunun en basiti ekstrasistoldur. Kalb bu yolla günde 5-6 kere tekleyebilir. Burada başka bir otomatik merkez, kalp sinüsünden önce harekete geçer ve kalp öngörülenden önce ve daha güçsüz atar; ama bunu izleyen ilk kasılmada kalp sinüsü daha güçlü bir kasılmayla, eksilen kanı telafi eder. Birçok kimse bunu göğsünde bir boşluk ya da bir darbe olarak hisseder. Kalbin normal olması durumunda ekstrasistol kaygı vermez.
Uyarı oluşumunun bozulması bazı hastalıklara yol açar. Kalp atış frekansıyla yavaşlar veya süratlenir ya da düzensizdir. Uyan iletimi sinüs düğümleri ve karıncıklar arasında bloke olursa kalp çok yavaş atar, zira o anda alt çalıştırma odakları kalbin atış ritmini belirler. Bu durumda elektrik impulsu yapan, pacemaker (=pil) ile kalp atışı normal hale getirilir. Kalp pilleri plastik bir kabukla sarılı olup, karın veya göğüs duvarına yerleştirilir. Doku reddi söz konusu olmaz.
Enerji impulslarınm kalp çeperindeki yayılışı, kalp hastalıklarının doğal olarak teşhisinde kullanılır. Vücudun yüzeyinde kaydedilebilen elektriki potansiyel sapmaları görülür. Bunun kaydı için göğüs, kol ve bacaklara belli bir düzende elektrodlar yerleştirilir. Kalp atışı sapmalarının grafiği ile ELEKTROKARDİOGRAM (=EKG) elde edilir.
Kan Basıncı (Tansiyon)
Sistol sırasında kalp kası kasılır. Karıncıklardaki basıncın artışı ile kapaklar kapanır ve kapak ventilleri açılır. Böylece kalp, kanı yüksek bir basınçla, yani sistol basıncı ile, artere pompalar. Aortun elastiki çeperi bu esnada genişler ve hacmi artar. Onu izleyen diyastolde kalp karıncıkları genişler. Kapaklar açılır ve kapak ventilleri kapanır. Bu işlemde kan kalpten pompalanmaz. Buna rağmen kan organlara akar ve genişleyen aortun gevşemesi kanı arterlere gönderdiğinden, oldukça büyük bir kan basıncının yansıması (nabız) ölçülebilir. Bu dönemde görülen kan basıncına diyastol basıncı denir Kan basıncı aortun ve boyun atardamarının çeperine elle dokununca algılanır. Toplardamar ve kalbin içinde de böyle alıcılar vardır. Eğer çeper gerilimi değişirse, sinir impulsları, arka beyin dolaşım merkezine gönderilir. Buradan vejetatif sinir sistemi kanalı ile kalp ve damarlara etki yapılabilir. Ani bir tansiyon düşüşünde örneğin fırlayarak ayağa kalkmada, sempatik sistemin sinir iplikleri uyarılır. Bu ise kalp aktivitesini artırır ve damar çeperlerini daraltır. Bu da tansiyonun kısa zamanda normalleşmesine neden olur. Tansiyonun düşmesi parasimpatik sistemin uyarılması kanalı ile gerçekleşir. Hormonlar da tansiyona etki yapar. Böbreküstü bezi hormonu ADRENALİN kan damarını daraltır ve tansiyonu artırır. Tansiyon stress ve psikolojik baskı altında da artar. Tansiyonun yükselmesine HİPERTANSİYON denir.
Hipertansiyon kalp ve damarlarda hastalıklara yol açar. Hipertansiyonun en çok rastlanan sonucu ARTERİOSKLEROZdur. Burada damarlar, iç çeperlerine biriken kalkerle daralır ve kan akısı böylece engellenir. Kalbe kan götüren koroner bir damarın tıkanması sonucu bir bölgeye yeterince 02 iletilemez ve bu durum "MİYOKARD ENFARKTÜSÜ "ne yol açar. Düzensiz hayat, nikotin, alkol, kafein gibi uyarıcı ilaçlar kalbe ve dolaşım sistemine zarar verir.
LENF
Arterlerin kılcal kan damarlarında kan basıncı nisbeten yüksektir. Bu yüzden burada kan plazması kapilar çeperlerin dar porlarından ara hücre boşluklarına pompalanır. Büyük kan hücreleri ve büyük protein molekülleri porlardan geçemediği halde, küçük molekül ve iyonlar rahatça geçer. Ara hücre bölümlerinde bulunan ve bu sayede o kısımların kanla ilişkisini sağlayan akıcı maddeye "doku sıvısı" veya "LENF" denir. Lenfin bir kısmı kan basıncının çok düştüğü venöz kapilerler kanalı ile kana geri döner. Lenfin diğer bir bölümü LENF DAMARLARTnda toplanır ve iletilir. Lenf Damar sistemine bu nedenle bir nevi DRENAJ SİSTEMİ de denir. Bu sistem artan doku sıvısını nakleder. Ana lenf damarı büyük vücut toplar damarına girer ve lenfi tekrar kana iletir
Lenf damarlarında LENF DÜĞÜMLERİ bulunur. Burada çok sayıda MAKROFAJ denen akyuvar vardır. Bunlar lenfi fagositozla temizler.
Lenfteki bakteri, hastalık yapıcı ve yaralanan dokudan vücuda giren canlıları yokeder. Bir başka grup akyuvar olan LENFO-SİT'ler, burada ANTİKOR yapar
İnsanda Kan Dolaşımı
İnsan kalbi dört gözlüdür. Bunlardan alt bölümlere sağ ve sol karıncık, ya da VENTRİKÜL; üst bölümlere sağ ve sol kulakçık veya ATRİUM denir.
KUÇUK KAN DOLAŞIMI denir. Akciğere taşman kan, C02'i bırakıp, 02ni alır. 02'ce zenginleşen kanı bu sefer akciğer toplardamarı kalbin sol kulakçığına getirir, daha sonra kan mitral kapakçığını geçerek sol karıncığa dolar; oradan da büyük bir basınçla, büyük atar damar; yani aorta doğru itilir. Böylece O2'oe zengin kan en uzak çevre atardamarlarına ulaşabilir. Bu nedenle aort kapakçığının görevi oldukça ağırdır ve bazı hastalık durumları veya patolojik hallerde değiştirilmesi bile gündeme gelebilir. Aort kapakçığının açılıp, atardamarlara kan iletilmesine AORT KAN DOLAŞIMI veya BÜYÜK KAN DOLAŞIMI denir Akciğer dolaşımında toplardamarlar 02'ce zengin kan (temiz kan), aort dolaşımında ise toplardamarlar 02'i tükenmiş, C02'ce zengin kan (kirli kan) taşır. Bu dolaşımda temiz kan atardamarlarla dağılır. Bir kısmı koroner atardamarlara gidip kalbi besler, diğer bir kısmı beyin ve kol atardamarlarını doldurur; geri kalanı da karındaki organlara ve bacaklara iletilir. Kalbin sol yarısı sadece oksijence zengin, sağ yarısı oksijence fakir kan içerir. Oksijence zengin kan arteriyel, oksijence fakir kan da venöz olarak adlandırılır.
Kalp Kasının Çalışması
Kalp bir emme-basma pompasına benzetilebilir. Kalp toplardamarın taşıdığı kanı günde yüzbin kez içine çeker. Toplardamarlar ve kulakçıklarda; diğer bir ifade ile alıcı boşluklarda basınç sıfıra yakındır. Kanın atardamarlarla organlara nakli için itilmesi gerekir. Karıncıklar, yani itim boşlukları ve kalp kası iki tip hareketi yapabilir. Bunlardan SİSTOL başlangıcında karıncık gerginleşir ve kanla dolar, kulakçıklar ise kasılır. Bu durumda her iki karıncık aynı anda çekilerek kasılır ve kanı akciğer arteri ve aorta pompalar. Aynı anda iki kulakçık da genişler ve kanla dolar. Kapaklar, kanın karıncıklardan kulakçığa geriye akmasını önler. DİYASTOL'de karıncık kası gevşer karıncıklara kan pasif olarak dolmaya başlar. Sonunda kasılan kulakçıklardan açılan kapakçıklar kanalı ile kan karıncığa aktif olarak dolar. Bu esnada kapak ventilleri kanın toplardamara geri akmasını önler Sistol
basınç dalgası, atardamarlarda "NABIZ ATIŞI" şeklinde belirginleşir, bilek veya şakağa dokunulursa nabız atışı rahat bir şekilde hissedilir. Sistol esnasında Aortanın çeperi genişler. Aorta elastik oluşu nedeniyle diyastolde tekrar daralır. Bu esnada kan vücut arterlerine pompalanır. Böylece hem belli bir kan basıncı korunmuş olur ve hem de diyastolde arter kan akımı durmaz (ikinci pompa olayı).
Bir atım kalp atışı ile kalbe 80 mililitre kan girer. Bir insanın kalbinden günde 8 bin itre kan geçer. Kalp atışı, yoğun bir şekilde çalışırken ve heyecanlanınca, sakin duruma göre daha çabuk olur. Kalp atış frekansı, yani bir dakikadaki kalp atış sayısı yaş, vücut büyüklüğü ve antrenmanlı oluş gibi etmenlere bağlıdır. Sakin bir yetişkinin kalbi dakikada 70 defa çarpar ve bu sırada hemen hemen vücuddaki kanın miktarına eşdeğer olan 5 litre kanı pompalar. Büyük çaba sarfetmeyi gerektiren durumlarda bu miktar, birkaç misli artar (en fazla 7 misli) Aort kapak genişlemesi gibi (aort yetmezliği) hastalıklarda ise 20 litreye ulaşabilir.
Vücutdaki bazı organların dinlenme ve çalışması sırasındaki, kan dolaşım debileri farklılık gösterir. Buna göre dakikadaki milimetreküp kan debisi beyinde değişmez; yani 750/750; kalpte 250/750; kaslarda 1200/1250; deride 500/1900; böbrekte 1100/600 ve karında 1400/600 (ilk değer dinlenmeye, ikinci değer çalışma dönemine aittir). Buna göre çalıştığında kan gereksinimi artan organlar ile kas hareketine katılmadığı için kan akışı azalan organları ayırabiliriz. Her ne.olursa olsun, beynin kanlanma debisi değişmez
Kalp Faaliyetinin Elektriki Uyarımı
Kurbağa kalbi vücuttan ayrılıp bir besi çözeltisine konursa, kalp o durumda daha saatlerce atmasını sürdürür. Yani kalbin kendisine özgü bir UYARI MERKEZİ vardır. Toplar damarların kulakçığa açıldığı yerde SİNÜS DÜĞÜMLERİ de denen bir grup hücre bulunur. Eğer bu hücre grubu izole edilen kurbağa kalbinden ayrılırsa kalbin atışını hemen kestiği izlenir. Kalp bir süre sonra, çok yavaş bir tempoyla, tekrar kan pompalamaya başlar. Uyarı impulsları, Atrio ventriküler düğüm (=Aschoff tawara düğümü) denen başka bir merkez tarafından gönderilir Kalp sağlıklı ise sinüs düğümleri bu görevi üstlenir. Bu vejetatif sinir sisteminin sinir iplikleri ile ilişkisini gösterir
