Biyoloji

Destek ve Hareket

Hayvanlarda üç tip iskelet görülür:

Hidrostatik iskelet; hidra, yuvarlak, yassı ve halkalı solucanlarda gözlenir. Bu canlılarda iskelet kapalı bir vücut boşluğunda basınç altında tutulan sıvıdan oluşur. Toprak solucanında solom sıvısı hidrostatik iskelet görevini yapar. Toprak solucanı kasların ritmik kasılma dalgalarıyla segmentlerinin şeklini değiştirebilir.

Dış iskelet; omurgasızlardan eklembacaklılarda ve yumuşakçalarda (midye, istiridye, salyangoz) bulunur. Dış iskeletin üzerinde canlı doku bulunmaz. Kaslar iskeletin iç yüzeyine bağlanır. Vücudu dış etkilerden koruyup desteklik sağlar. Karada yaşayan organizmalarda fazla su kaybını engeller. Canlının büyümesini sınırladığı için bazı canlılar iskeletlerini belirli zamanlarda değiştirirler.

İç iskelet; omurgasızlardan süngerler, derisidikenlilerde ve omurgalılarda bulunur. İç iskeletin üzerinde çeşitli vücut örtüleri bulunur. Kaslar iskeletin dış yüzeyine bağlanır. Desteklik ve hareketi sağlar.

Kuşlarda uçmayı kolaylaştırmak için iskeleti oluşturan kemiklerin içlerinde hava boşlukları bulunur.

İnsanlarda destek ve hareket sistemi, dik durmayı ve aktif hareket etmeyi sağlar. Hareket, kas ve kemiğin birlikte çalışması ile gerçekleşir, insanlarda iskelet; kemik ve kıkırdak dokudan oluşmaktadır.

Kıkırdak doku omurgalılarda bulunan oldukça sert ve esnek bir dokudur. Kıkırdak doku hücrelerine kondrosit, ara maddesine kondrin denir. Büyük çekirdekli ve küreye benzer şekilli hücreleri kapsül içindedir. Kıkırdak do­kuda kan damarları ve sinirler bulunmaz. Besin ve oksijen alınması, atık maddelerin uzaklaştırılması bağ dokudaki kan damarlarından difüzyonla sağlanır.

Omurgalı hayvanlardan köpek balıklarında iç iskelet bütün hayat boyu kemikleşmeden kıkırdak olarak kalır. Diğer omurgalılarda embriyo döneminde kıkırdak dokudan oluşan iç iskelet, erginlerinde kemik dokuya dönüşür. Buna karşılık; burun, kulaklar, soluk borusu halkaları, kaburga uçları ve eklem yüzeyleri kıkırdak olarak kalır.

Kıkırdak doku, hücreler arası maddedeki liflerin çeşidine, düzenine, miktarına göre üçe ayrılır;

1. Hiyalin Kıkırdak: Hücre ara maddesi şeffaf ve homojen olup, kollagen lifler içerir. Omurgalı hayvanların embriyoları ile kıkırdaklı balıkların erginlerindeki iskelet hiyalin kıkırdaktan oluşur. Bükülmez ve dayanıklı bir yapıya sahiptir. Ergin memelilerde kaburga uçları, soluk borusu, burun ve eklem yüzeyinde bulunur.

2. Elastiki Kıkırdak: Hücre ara maddesi elastik lif içerir. Bükülebilir özelliktedir. Kulak yolu, kulak kepçesi, östaki borusu ve gırtlakta bulunur.

3. Fibröz (Lifli) Kıkırdak: Hücre ara maddesi bolca kollagen lif içerir. Basınca ve çekilmeye karşı dayanıklıdır. Bazı eklemlerde ve omurlar arası disklerde bulunur.

Kemik doku hücrelerine osteosit, ara maddesine osein denir. Osteositler yıldız şeklindedir ve sitoplazmik uzantılarla birbirine bağlanır. Osein, inorganik ve organik maddelerden oluşur. Ara maddenin organik kısmını prote­in ve kollagen lifler, inorganik kısmını kalsiyum, magnezyum, fosfat ve potasyum gibi mineraller oluşturur.

Kemik dokunun görevleri; vücuda destek olma, kaslara bağlanma yüzeyi oluşturarak hareketi sağlama, iç organları koruma, kan yapımı ve bazı mineralleri depolamadır.

Kemik doku; sıkı (sert) kemik dokusu ve süngerimsi kemik doku olmak üzere ikiye ayrılır.

Sıkı kemik doku; uzun kemiklerin gövde kısmında, kemik başlarındaki süngerimsi kemik dokunun üzerinde, kısa ve yassı kemiklerin dış yüzeyinde bulunur. Kemik hücreleri halkalar şeklinde dizilmişlerdir. Halkaların ortasın­da boyuna uzanan kanallara havers kanalı, havers kanallarını birbirine bağlayan yan kanallara da volkman ka­nalı denir. Bu kanalların içinde kan damarları ve sinirler bulunur. Hücreler kan damarlarından besin ve oksijen alır, atık maddeleri de kana verir.

Süngerimsi kemik doku; uzun kemiklerin uç kısmı, yassı ve kısa kemiklerin iç kısmında bulunur. Gözenekli yapının içinde bulunan kırmızı kemik iliği kan hücrelerini üretir. Süngerimsi kemik dokuda havers ve volkman ka­nalları yer almaz.

Kemiklerin dış yüzeyini periost denilen kemik zarı örter. Bu yapı kan damarları ve sinirlerin bulunduğu bağ dokudur. Kemiğin enine büyümesini, beslenmesini ve onarımını sağlar.

İnsan iskeletini oluşturan kemikler şekillerine göre dörde ayrılır.

1. Uzun Kemikler: Boyu eninden fazla olan kemiklerdir. Şişkin olan uç kısımlarına kemik başı, silindir şeklin­deki orta kısmına kemik gövdesi adı verilir. Uzun kemiklerin baş kısmının içi süngerimsi kemik doku, bu dokunun üzeri ve kemiğin gövdesi sert dokudan oluşur. Kemik gövdesinin ortasında sarı kemik iliği yer alır. Uzun kemikle­rin baş kısmıyla gövdesi arasında yer alan kıkırdak doku (epifiz plağı), kemik dokuya dönüşünceye kadar boyuna uzamayı sağlar.

2. Kısa Kemikler: Boyu enine eşit olan kemiklerdir. El ve ayak bilek kemikleri, kısa kemiklerdir. Kısa kemikle­rin dışında periost, altında sert kemik, ortada süngerimsi kemik bulunur.

3. Yassı Kemikler: Kalınlığı az olan kemiklerdir. Göğüs kemiği, kaburgalar, kürek kemikleri, kafatası kemikleri yassı kemiklerdir. Yapı bakımından kısa kemiklerle benzerlik gösterirler.

Düzensiz Şekilli Kemikler: Omurlar ve bazı yüz kemiklerinde görüldüğü gibi, değişik şekillerde olan ve ço­ğunlukla diğer birkaç kemikle bağlantı kuran kemiklerdir. Yapı bakımından kısa ve yassı kemiklere benzer.

Eklem: İki ya da daha fazla kemiğin bağlantı noktalarıdır. Eklemler bağlantının hareket derecesine göre üç gruba ayrılır:

1. Oynamaz Eklemler: Kemikler birbirine çok sıkı bir şekilde bağlanmıştır. Hareketsiz olan bu eklemlerde; ek­lem kapsülü ve eklem sıvısı yoktur. Kafatası kemikleri arasında görülür.

2. Az Oynar Eklemler: Hareketleri sınırlı olan bu eklemlerin yüzeylerinde kıkırdak bulunur. Yarı oynar eklem­lerde eklem boşluğu bulunmaz. Omurların birbiriyle ve kaburgaların göğüs kemiğiyle yaptığı eklemdir.

3. Oynar Eklemler: Dirsek, diz, omuz, kalça, el ve ayak bilekleri gibi iki kemiğin serbestçe hareket etmeye ihtiyaç gösterdikleri yerlerde bulunur. Eklemi oluşturan kemik uçları, eklem kapsülü ile çevrilmiştir. Bu kapsülün iç yüzeyini örten sinovial zarın salgıladığı eklem sıvısı, eklem boşluğuna dolarak eklem uçlarının kayganlığını sağlar. Eklemlerin yüzeylerinde bulunan kıkırdak kayganlık sağlayarak eklem yüzeyindeki aşınmayı önler. Eklemleri oluş­turan kemikleri bir arada tutan yapılar; ligament denilen eklem bağları ve kaslardır.

oynar eklem

İskelet temel olarak; baş, gövde, üyeler (kol ve bacak) olmak üzere üç kısımda incelenir.

Kemik dokunun oluşumunda etkili olan faktörler; hormonlar, mineraller, vitaminler, genetik özellikler ve den­geli beslenmedir. Büyüme hormonu, tiroksin, kalsitonin ve parathormon kemik gelişiminde etkili olan hormonlardır. Kemiğin sertleşmesi için kalsiyum, fosfor, magnezyum ve potasyum mineralleri gereklidir. D vitamini eksikliğinde çocuklarda raşitizm, yetişkinlerde osteomalazi denilen hastalıklar oluşur. Yaşlanma, genetik faktörler, D vitamini ve kalsiyum gibi minerallerin eksikliği sonucunda kemik dokusunda ara madde azalarak delikli (por) bir görünüm alır. Bu hastalığa osteoporoz adı verilir.

Kaslar vücut şeklinin korunmasında ve desteklenmesinde görev yaparlar. Dolaşım, sindirim, üriner sistemi oluşturan organlar kaslardan oluşmuştur.

Kas doku zarlarına sarkolemma, sitoplazmalarına sarkoplazma denir. Kas hücrelerinin sitoplazmasında miyofibril denilen telcikler bulunur. Kasılıp gevşeme özelliğine sahip bu miyofibriller, aktln ve miyozin proteinle­rinden meydana gelir.

Kaslarda çok yoğun enerji ihtiyacı olduğu için mitokondri sayısı fazladır.

Kas doku; yapı ve çalışmalarına göre düz kas, çizgili kas ve kalp kası olmak üzere üçe ayrılır:

Düz kas hücreleri ince, uzun mekik şeklinde ve tek çekirdeklidir. Otonom sinir sistemi kontrolünde çalıştıkla­rından kasılmaları istemsizdir. Yavaş ve ritmik olarak uzun süre çalışırlar. Enine bantlaşma göstermezler. Miyoglobin içermediğinden beyaz renklidirler. Eklembacaklılar hariç, diğer omurgasız hayvanlarda hareketi düz kaslar sağ­lar. Omurgalı hayvanlarda; sindirim, solunum, dolaşım, boşaltım, üreme sistemlerinin yapısında düz kaslar bulunur.

Çizgili kas hücreleri uzun silindir şeklinde ve çok çekirdeklidir. Somatik sinir sistemi kontrolünde çalıştık­larından kasılmaları istemlidir. Hareketleri hızlı ve kısa süreli olduğundan çabuk yorulurlar. Çoğunlukla iskelet sistemine bağlı olduklarından iskelet kasları olarak da adlandırılırlar. Enine bantlaşma gösterirler. Çizgili kaslarda bulunan miyoglobinin yapısında demir olduğu için kırmızı renklidir ve oksijenli solunum için gerekli oksijeni tutar. Çizgili kaslarda, diğer kaslardan farklı olarak oksijen yetersizliğinde laktik asit fermantasyonu ile enerji elde edilir.

Kalp kası, hücreler bir veya iki çekirdeklidir ve çekirdekler oval şekillidir. Çizgili kaslardan oluşmalarına rağ­men otonom sinir sistemine bağlı olduklarından istem dışı kasılıp gevşerler. Kalp kası hücreleri dallanmalar göste­rir. Hızlı, ritmik kasılır ve yorulmazlar. Çizgili kaslardaki gibi bantlaşma görülür.

Kas telinin uyarılması için gerekli olan en düşük uyarı şiddetine eşik şiddeti denir. Kas teli eşik şiddetinden daha düşük uyarılara cevap vermezken, eşik şiddeti veya üzerindeki uyarılara aynı şiddetle cevap verir. Bu olay ya hep ya hiç kuralı olarak isimlendirilir.

Bir kasın kasılıp gevşemesi sonrasında tekrar eski halini almasına kas sarsı ya da kasıl sarsılma denir.

Uyarılan bir kasın kasılıp gevşemesi üç evrede gerçekleşir.

1. Gizli Evre: Kasın uyarılması ile kasın kasılmaya başlaması arasında geçen süre.

2. Kasılma Evresi: Kasılmanın başlaması ile gevşemenin başlaması arasında geçen süre.

3. Gevşeme Evresi: Kasın gevşeyerek tekrar başlangıçtaki durumuna geldiği evre.

Kasılıp - gevşemeyi tamamlayan kas yeniden uyarılıncaya kadar dinlenir.

Bireylerin bilinci yerinde olduğu sürece dinlenme anında bile çizgili kaslar hafif kasılı durumda olurlar. Bu olaya tonus denir. Tonus, uyarılara çabuk cevap verilmesini sağlar.

Eğer kaslara uyarılar, gevşemeye fırsat kalmadan arka arkaya verilirse, kas kasılı durumda kalır. Bu durum fizyolojik tetanos olarak adlandırılır.

Bir kas telciği (miyofibril) mikroskopta incelendiğinde açık ve koyu renkli bantlar görülür. Bu bantlar aktin ve miyozin adı verilen proteinlerin ışığı farklı oranda kırması ile oluşur, ince olan aktin proteini ışığı az kırar ve açık renkte görünür. Bu bölgeye I bandı denir. Işığı çok kıran miyozin proteinlerinin bulunduğu bölgeye ise A bandı denir. A bandının ortasında açık renkli görülen kısım H bandıdır. I bandının arasında Z çizgileri vardır, iki Z çizgisi  ara­ sında kalan kısım kasın kasılma birimidir ve sarkomer adı verilir. Bu bantlaşma kas telciği boyunca devam eder.

Düz kas hücrelerinin bir kısmı sinir hücreleri ile bağlantılıdır. Uyarıyı alan düz kas hücresi diğer hücrelere iletir. Çizgili kas hücrelerinin hepsi bir veya birkaç noktadan sinir uçları ile bağlantılıdır. Çizgili kasların düz kaslara oranla daha hızlı çalışmasının nedeni budur.

Huxley'in kayan iplikler modeli’ne göre kasılma, aktin ipliklerinin miyozin içerisinde kayması ile gerçekleşir.

Beyinden gelen uyarılar miyelinli sinirlerle çizgili kaslara iletilir. Sinir ve kas hücreleri arasındaki boşluğa asetilkolin, noradrenalin (nörotransmiter) gibi kimyasal maddeler salgılanır. Bu maddeler kas hücresi zarının Na+ iyon­larına geçirgenliğini artırarak elektriksel değişimi başlatır. Değişim sonucunda sarkoplazmik retikulumlarda depo edilmiş bulunan Ca+2 iyonları aktin ve miyozin iplikleri arasına yayılır. Serbest kalan kalsiyum iyonları miyozin iplikleri üzerindeki ATPaz enzimini aktif hale getirir. Aktifleşen enzim, ATP’yi ADP ve fosfata hidroliz ederek enerji açığa çıkmasını sağlar. Bu enerji aktin ve miyozin ipliklerinin birbiri arasında kaymasına yol açar. Kalsiyum iyonları aktif taşımayla yeniden sarkoplâzmik retikulumlara geçtikten sonra kas gevşer.