Boşaltım Adaptasyonları ve Sodyum Potasyum Pompası

Omurgalıların böbrekleri, derişik idrar üretme kapasitesi bakımından önemli ölçüde değişiklik gösterir. Deniz balıklarının kandan daha yoğun idrar üretmede başarısız olduklarını ve bu nedenle de fazla tuzu, başka bir yolla (solungaçlarındaki özel hücrelerle) uzaklaştırdıklarını hatırlayacaksınız.
İçilecek tatlısu olmayınca, deniz kaplumbağaları ve deniz kuşları (örneğin, albaratos kuşları ve penguenler), içtikleri deniz suyundaki fazla tuzu başka mekanizmalarla uzaklaştırmak zorundadırlar. Bu hayvanlar, başta, burnun yakınında yer alan ve tuzu çok derişik çözelti halinde uzaklaştırabilen, özel bezlere sahiptirler. Fokbalıkları ve bazı balinalar, nadiren su içerler; bunlar vücutlarının su gereksinmesini, yedikleri balıkların vücut sıvılarıdan sağlarlar ve böylece balıkların tuzu solungaçlarından atma yeteneğinden yararlanırlar. Bununla birlikte bir balığın diyeti daha çok proteinden oluşmuştur ve fazla miktarda üre atarlar. Bu hayvanlar, yüksek derişimli üre içeren idrar meydana getirebilen böbreklere sahiptir. Bazı balinalar balık yerine deniz omurgasızlarını yerler ve bundan dolayı daha çok aşırı miktarda alırlar; bu türler de görünüşe göre tuz derişimi yüksek idrar meydana getirebilir.
Çölde yaşayan kanguru sıçanları neredeyse hiç su içmedikleri gibi, suyu sulu besinler yiyerek de elde etmezler. Bunlar su gereksinmelerinin büyük kısmını yedikleri kuru tohumların, solunum sırasında yıkımından açığa çıkan metabolik sudan sağlarlar. Bu canlılar suyu çok iyi koruma özelliğine sahip olmak zorundadırlar. Onun için bu hayvanlar, günün sıcak saatlerinde aktif değillerdir; terlemezler; çok kuru dışkı atarlar ve çok derişik idrar meydana getirebilen olağanüstü etkili böbreklere sahiptirler.
İnsan böbreğinin, çok yüksek tuz ya da üre derişimine sahip idrar üretebilme yeteneği yoktur. İnsanlar, deniz balıkları, kaplumbağalar ve kuşlarınki gibi alternatif boşaltım mekanizmalarına sahip değildir. Denizde sürüklenmiş bir gemide uzun süre kaldığında, bu durum insanlar için gerçekten çok ciddi tehlikelere yol açabilmektedir. Deniz suyu içmek bunların içinde buldukları koşulları daha da zorlaştırır; çünkü tuzu vücutlarından uzaklaştırma aşamasında, içtiklerinden daha fazla su kaybederler. Eğer kaybettikleri suyu, fokbalıklarında olduğu gibi, yedikleri balıklarla sağlamaya çalışırlarsa, ürenin uzaklaştırılması aşamasında çok fazla su kaybederler. İnsan böbreği zaten denizde ya da çok kurak bir ortamda yaşamak için adapte olmamıştır.

İyonların Aktif Taşıma ile Taşınması

Boşaltım ve ozmoregülasyon ele alınırken, hücresel düzeydeki olaylar da göz önüne alınmalıdır. Sodyum iyonları, böbrek tubülleri ve Malpigi tüplerinin duvarındaki hücrelerden, deniz kuşlarının ve kaplumbağalarının burun bezlerinde bulunan ozmoregülatör hücrelerden, kemikli balıkların solungaçlarında ve kıkırdaklı balıkların rektal bezlerinde bulunan tuz salgılayan hücreler tarafından dışarı taşınır. Aktif taşıma işlemi hakkında ne bilinmektedir?

Sodyum-Potasyum Pompası

Hayvanlar, hücreleri için değişmeyen bir sıvı ortam sağlama eğilimindedirler ve bu sıvı, vücut sıvıları ile yaklaşık olarak aynı ozmotik derişimde olmalıdır. Bundan hücre içi ve dışı sıvıların aynı iyonik bileşimde olması gerektiği anlaşılmamalıdır. Aksine, bunların bileşimi son derece farklıdır. Bütün bitki ve hayvan hücreleri, belirli iyonları, içinde bulundukları sıvı ortamdan daha yüksek derişimde ve diğer bazı iyonların hücre içi derişimlerini de hücre dışı sıvıdakinden düşük ve sabit tutma eğilimindedir. Örneğin, hücrelerin çok büyük bir bölümü, sodyum iyonlarının (Na+) hücre içi derişimlerini, içinde bulundukları sıvı ortamdan daha düşük düzeyde tutarken aynı zamanda potasyum iyonlarını (K+) hücre dışı sıvıdan birçok kereler daha yüksek derişimde tutarlar. Hücre zarında bulunan özel pompalar, ozmotik ya da elektriksel yoğunluğa karşı, maddeleri hücre zarından taşımak için enerji kullanırlar. Hayvanlarda bunların en önemlisi, ATP tarafından fosforile edildiği zaman yapısı değişikliğe uğrayan bir transmembran protein olan sodyum-potasyum pompasıdır. Belli bir biçimde olduğu zaman bu pompa, hücre dışına doğru açıktır ve Na-H ya düşük, K+’ya yüksek ilgi gösterir. Diğer bir biçimde de hücre içine açıktır ve K+’ya düşük, Na+’ya yüksek ilgi gösterir. Bunun sonucunda, hücre içinde bağlanan Na+ hücre dışına salınırken, hücre dışından bağlanan K+ da hücre içine salınır. Bu iyon pompası, glukozun hücre içine taşınması sırasında gereksinim duyulan enerjiyi elde etmek için daha sonra kullanılan elektrokimyasal bir Na+ gradiyenti oluşturur. Benzer bir strateji, amino asitlerin hücre içine hareketinde de görülür.
Sodyum – potasyum pompası ayrıca sinir ve kas hücrelerinde elektriksel aktivitenin oluşturulmasından ve hücre hacminin düzenlenmesinden de sorumludur. Kabaca, dinlenme halinde vücut tarafından tüketilen ATP’nin %30’u sodyum-potasyum pompa sisteminin yakıtı olarak kullanılır.
Fakat bu ayrıntılar, boşaltım ve ozmoregülatör organların epitel hücrelerindeki aktif taşımayı nasıl açıklar? Bu hücreler görünüşe göre aynı temel pompalama sistemini kullanırlar; fakat yaptıkları iş özellikle karmaşık bir iştir. Bir deniz balığının solungaçlarındaki ozmoregülatör hücreleri tartışalım. Bu hücreler, tuz iyonlarını (Na+ ve Cl-) kandan ve doku sıvısından alıp uzaklaştırmak ve etraflarını çevreleyen deniz suyuna, bir tip iyonu, aktif olarak salgılamak zorundadır (diğerleri de elektrik yükünü dengelemek için elektrostatik olarak bunları izlerler). Ya da bir memeli böbreğinde, Henle kulpunun yukarı doğru çıkan kolunun duvarındaki hücreleri düşünün. Bu hücreler fazla miktarda Na+ ve Cl- iyonlarını tubüler sıvıdan alarak uzaklaştırır, Na+ aktif olarak nefronu çevreleyen doku sıvısı içine geri emilirken, C- de bunu izler. Her iki durumda da bu hücreler, sadece daha fazla tuz iyonlarını sitoplazmalarından dışarı atmanın ötesinde bir iş yaparlar. Bunlar, iyonları, bir tarafta alıp diğer tarafta dışarı atmaktadırlar. Diğer bir ifadeyle, iyonlar, bir balığın doku sıvılarını deniz suyundan, ya da memeli nefronunu doku sıvısından ayıran hücre bariyerini boydan boya geçmektedirler. Hücrenin her iki yüzeyindeki zarlar farklı biçimde işlev görürler.
Tuz iyonlarının, zarın bir yüzünde hücre içine pasif olarak difüze olduğu ve daha sonra diğer yüzden aktif olarak hücreyi terkettiği hipotezi geliştirilmiştir. Bu hipotez bir tatlısu balığının solungaçlarında ozmoregülasyon mekanizmasını nasıl açıklayabilir?
Bu hücreler, etrafını çevreleyen su ortamından tuzu alıp kandan türemiş olan doku sıvısı içine, bu tuzları salgılamak zorundadır. Böyle bir pompa yalnızca, hücrenin doku sıvısı tarafında aktif olup Na+ ya da Cl iyonlarını hücre içinden doku sıvısı içine pompalayacaktır. İyonların bu şekilde uzaklaştırılması, hücredeki tuz iyonu derişimini, çevredeki sudakinin altına düşürürdü ve eğer hücrenin çevreye bakan yüzeyindeki hücre zarı, Na+ ve-Cl- iyonlarına geçirgen olsaydı , bu iyonlar pasif olarak çevre sıvısından hücre içine girme eğilimi gösterirdi. Diğer bir ifadeyle, hücreye bir yüzeydeki ortamdan pasif olarak difüze olan iyonlar, diğer yüzeyden pompa aracılığıyla aktif olarak doku sıvısı içine atılacaklardır.

Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com

Yazar: Taner Tunç

Yorum Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This div height required for enabling the sticky sidebar
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :