Ağız ve yemek borusu

Hayvanat bahçesinde zürafa bölmesinin önündeki Göknil, kuzeni Haluk'a biyoloji defterinden bir cümle okuyor gibi anlatıyor: «Yemek borusu adı üstünde bir boru. Lokmayı yutarsın, gerisini yerçekimi halleder; su da lavabodaki gidere akar gibi mideye düşer.» O sırada zürafa ön bacaklarını iki yana açıyor ve başını bölmedeki küçük gölete kadar indiriyor. Ağzı artık omuzlarının epey altında; midesi ise gövdesinin içinde, ağzından çok yukarıda. Hayvan başını kaldırmadan art arda yudumlar alıyor. Haluk gülerek soruyor: «Bu su şimdi yokuş yukarı mı akıyor?» Göknil'in cümlesi bu görüntüyü açıklamıyor. Gölden alınan suyu uzun boyun boyunca yukarıya, mideye kadar ne taşıyor? Taşıyan bir şey varsa, lokma oraya varmadan ağızda ona neler yapılıyor?

• Sindirimin neden gerektiğini molekül büyüklüğü ve hidrolizle açıklar, mekanik ve kimyasal sindirimi örnekler üzerinde ayırırsın.
• Ağızdaki dişleri, dili ve tükürüğün bileşenlerini gördükleri işle eşleştirirsin.
• Lokmanın ağızdan mideye yolunu yutmanın istemli ve refleks evreleri, gırtlak kapağı, peristaltizm ve kardiya üzerinden sıralarsın.
• Tükürük amilazıyla kurulan varsayımsal deneylerde sıcaklık ve pH değişkenlerinin sonucunu öngörürsün.

Neden parçalamak zorundayız?

Bir dilim ekmeğin büyük kısmı nişastadır. «Karbonhidratlar» dersinde nişastanın yüzlerce, binlerce glikozun dehidrasyon senteziyle birbirine bağlanmasından kurulduğunu görmüştük. Bu dev molekül, ince bağırsağın iç yüzündeki hücrelerin zarından geçemez. «Hücre zarının yapısı» ve taşıma derslerinde zarın neyi, hangi yolla geçirdiği tek tek ele alınmıştı; glikoz gibi küçük bir birim uygun taşıyıcı proteinlerle zarı aşabilir, oysa zincirin tamamı bunu yapamaz. Besinin kana ve oradan hücrelere ulaşması için önce yapı taşlarına ayrılması gerekir.

Bu ayırmanın kimyasal adı tanıdıktır: hidroliz. Zincir kurulurken her bağda bir su molekülü açığa çıkmıştı; zincir sökülürken her bağ için bir su molekülü harcanır. Vücut bu işi ısıyla değil enzimlerle yapar. Böylece büyük besin moleküllerinin, hücre zarından geçebilecek küçük birimlere enzimlerle hidroliz edilmesine sindirim adı verilir.

Su, mineraller ve vitaminler zaten küçük moleküllerdir; sindirime uğramadan emilirler.

İki ayrı iş: küçültmek ve kimyasal olarak bölmek

Bir kesme şekeri havanda dövüp toz hâline getirirseniz parçaların sayısı artar, ama her tanecik hâlâ sakkarozdur. Lokmaya dişlerin yaptığı da budur. Besinin molekül yapısını değiştirmeden onu küçük parçalara ayırmaya mekanik (fiziksel) sindirim denir: çiğneme, dilin karıştırması, ileride midenin çalkalaması bu gruptandır. Mekanik sindirim tek başına bir glikoz bile açığa çıkarmaz; yaptığı iş, enzimlerin saldırabileceği yüzeyi büyütmektir. Lokma ne kadar ufalanırsa enzim aynı sürede o kadar çok molekülle karşılaşır.

Kimyasal sindirim ise enzimlerin bağları suyla koparmasıdır; sonunda başka bir molekül ortaya çıkar. Nişasta çiğnemeyle ne kadar ufalanırsa ufalansın nişasta kalır, amilaz ona değince bağları kopar ve maltoz oluşur. Bir olayı sınıflandırırken sorulacak soru şudur: olaydan sonra ortamda yeni bir madde var mı?

Kanalın genel haritası

Besin ağızdan girer ve tek yönlü bir tüp boyunca ilerler: ağız → yutak → yemek borusu → mide → ince bağırsak → kalın bağırsak → anüs. Bu tüpe sindirim kanalı denir. Kanalın dışında kalan bazı organlar salgılarını kanala akıtarak sindirime katılır: tükürük bezleri, karaciğer ve pankreas. Besin bu yardımcı organların içinden geçmez; onların ürettiği sıvı kanaldaki besine ulaşır. Mide, ince bağırsak, karaciğer ve pankreas bu modülün sıradaki derslerinde ayrıntısıyla işlenecek; bu derste yolculuğun ilk iki durağı, ağız ve yemek borusu ele alınıyor.

Kanal boyunca duvarın genel düzeni benzerdir: en içte, besine değen ve mukus salgılayan mukoza bulunur; dış kısımda duvarı kasıp gevşeterek içeriği hareket ettiren kas tabakaları yer alır. Mukus kaygandır, lokmanın kaymasını kolaylaştırır ve iç yüzeyi sürtünmeye karşı korur.

Ağız: dişler ve dil

Dişler mekanik sindirimin ilk aracıdır ve biçimleri işlerine göre farklıdır. Ön taraftaki yassı ve keskin kesici dişler lokmayı koparır; sivri köpek dişleri sert besinleri yırtar; geniş yüzeyli küçük azı ve büyük azı dişleri ezip öğütür. Bir elmayı ısırırken ön dişleri, ısırılan parçayı ufalarken arka dişleri kullanırız.

Dil, yüzeyinde tat tomurcuklarını taşıyan bir duyu organı olmasının yanında güçlü bir kas kütlesidir. «Burun ve dil» dersinde tadın algılanmasını görmüştük; burada dilin öteki işi öne çıkıyor. Dil, iskelet kasından yapıldığı için isteğimizle hareket eder: lokmayı dişlerin arasına yeniden yerleştirir, tükürükle karıştırır, yumuşak ve kaygan bir topak hâline getirir. Bu topağa lokma denir. Yutmanın başlangıcında lokmayı ağzın arkasına, yutağa doğru iten de dildir.

Tükürük: su, mukus ve bir enzim

Ağza salgı döken üç çift büyük tükürük bezi vardır: kulak altı, çene altı ve dil altı bezleri. Bunların yanında ağzın iç yüzünde çok sayıda küçük bez bulunur. Tükürükte bulunan maddelerin her biri ayrı bir iş görür:

• Su, kuru lokmayı ıslatır ve tat moleküllerini çözerek tat tomurcuklarına ulaştırır.
• Mukus, lokmanın parçalarını bir arada tutar ve yutağa kaymasını kolaylaştırır.
• Tükürük amilazı, nişastanın bağlarını hidrolizle koparmaya başlar ve nişastanın bir kısmını maltoza çevirir.
• Tükürükte bakterilere karşı etkili lizozim enzimi de bulunur; bu enzimin işi sindirim değil, ağızdaki bakterileri sınırlamaktır.

Tükürük salgısı otonom sinir sistemiyle düzenlenir. «Çevresel sinir sistemi» dersinde parasempatik etkinin bol ve sulu tükürük salgılattığını, sempatik etkinin ise ağzı kuruttuğunu görmüştük. Limonu yalnız görmenin bile ağzı sulandırması da «Omurilik ve refleks yayı» konusundaki şartlı refleks örneğiydi: salgı, deneyimle tada bağlanmış bir görüntüyle de başlayabilir.

Ağızda hangi molekül değişir?

Ağızdaki tek sindirim enzimi amilaz olduğu için ağızda kimyasal sindirimi başlayan tek besin grubu karbonhidratlardır. Peynirli bir lokmada peynirin proteini ve yağı dişlerle ufalanır, tükürükle ıslanır, ama kimyasal olarak değişmeden yutulur. Proteinlere ilk kez midede bir enzim dokunur; yağlar ise asıl olarak ince bağırsakta sindirilir. Bu sıra sınavlarda sık sınanır; «ağızda protein sindirimi başlar» seçeneği her zaman yanlıştır.

Ağızda nişastanın da yalnız bir kısmı parçalanır, çünkü lokma ağızda kısa bir süre kalır. Uzun süre çiğnenen ekmeğin tatlanması, amilazın ürettiği maltozun tat tomurcuklarına ulaşmasıdır. Tükürüğün pH'ı yaklaşık nötrdür ve amilaz bu koşulda iyi çalışır. «Enzimler» dersindeki optimum pH kuralı burada da geçerlidir: lokma asidik mide içeriğine karıştıkça amilaz etkinliğini yitirir. Isı da aynı enzimi kalıcı olarak bozar; kaynatılmış tükürük nişastaya etki etmez.

Yutma: iki yolun kesiştiği yer

Ağzın arkasındaki yutak, hem soluk havasının hem de lokmanın geçtiği ortak bir geçittir. Burun boşluğundan gelen hava yutaktan gırtlağa ve soluk borusuna iner; lokma ise yutaktan yemek borusuna geçmelidir. Bu kavşakta yanlış yöne giden bir lokma soluk borusuna kaçar.

Yutma iki evrede yürür. İlk evre istemlidir: lokmayı ağızda ne kadar tutacağımıza biz karar veririz; hazır olduğumuzda dil onu yutağa iter. Lokma yutağın duvarına değdiği anda ikinci evre başlar ve artık iradeyle durdurulamaz. Bu evreyi omurilik soğanı yönetir; «Merkezi sinir sistemi: beyin» konusundaki tabloda yutma, öksürme ve hapşırmayla aynı satırda yer alıyordu. Refleks sırasında birkaç olay aynı anda gerçekleşir: küçük dil yukarı kalkıp burun boşluğunun yutağa açılan yolunu kapatır; gırtlak yukarı çekilir ve gırtlak kapağı soluk borusunun girişinin üstüne kapanır; soluk alıp verme bir anlığına durur. Yemek yerken gülen birinin öksürmeye başlaması, bu düzenin bozulup bir parçanın soluk yoluna kaçmasıdır; öksürük o parçayı geri atan başka bir reflekstir.

Yemek borusu: yerçekimine muhtaç olmayan taşıma

Yutaktan çıkan lokma yemek borusuna girer. Yemek borusu, soluk borusunun arkasından geçip göğüs boşluğunu boydan boya katederek mideye ulaşan kaslı bir tüptür. Duvarındaki kas tabakasının büyük kısmı, özellikle mideye yakın bölümü, düz kastan oluşur («Kas çeşitleri»); yalnız yutağa yakın üst ucunda iskelet kası lifleri de bulunur. Bu yüzden lokma yemek borusuna girdikten sonra ilerleyişi bizim isteğimize bağlı değildir.

Lokmayı ilerleten hareket peristaltizm adını taşır. Lokmanın hemen arkasındaki halka biçimli kaslar kasılıp tüpü daraltır, önündeki bölüm ise gevşeyip açılır. Bu daralma halkası bir dalga gibi tüp boyunca ilerler ve lokmayı önüne katıp sürer; diş macunu tüpünü dipten ağza doğru sıkmak buna benzer. Hareketi kasların kasılma dalgası yaptığı için yön yerçekiminden bağımsızdır. Göknil'in zürafası bu yüzden başı gölette, ağzı midesinden aşağıdayken suyunu içebiliyordu; uzay istasyonundaki astronotlar da yerçekiminin hissedilmediği ortamda yiyip içerken aynı kas dalgasına güvenir.

Yemek borusu sindirim enzimi salgılamaz; içinde yeni bir kimyasal sindirim başlamaz. Duvarındaki bezlerin salgıladığı mukus, lokmanın kaymasını kolaylaştırır ve iç yüzü korur. Tüpün mideye açıldığı yerde halka biçimli bir büzgen kas bulunur; bu bölgeye kardiya (mide ağzı) denir. Peristaltik dalga yaklaştığında kardiya gevşeyip lokmayı mideye geçirir, sonra yeniden kasılarak kapanır. Bu kapanma, mideye geçmiş içeriğin yemek borusuna geri kaçmasını önler.

Lokma kardiyadan geçtiği anda ortam köklü biçimde değişir. Ağızda nötre yakın bir sıvıda çalışan amilaz, kendisini durduracak kadar asidik bir içerikle karşılaşır; ağızda el değmeden geçen proteinler ise ilk kez bir enzimin hedefi olur. Bir yanda güçlü bir asit, öbür yanda proteinleri kesen bir enzim; üstelik ikisini barındıran duvarın hücreleri de proteinden yapılmış. Kanalın bir sonraki durağı bu çelişkiyi nasıl yönettiğini ve lokmayı hangi kıvamda ileriye gönderdiğini anlatacak.

Örnek 1 — Yeni bir madde oluştu mu?

Soru: Bir lokma bulgur pilavı ağızda iken gerçekleşen olaylardan hangisi kimyasal sindirimdir?

• A) Azı dişlerinin taneleri ezmesi
• B) Dilin lokmayı tükürükle karıştırması
• C) Tükürükteki amilazın nişastanın bir kısmını maltoza çevirmesi
• D) Tükürükteki suyun lokmayı ıslatması
• E) Kesici dişlerin lokmayı koparması

Çözüm: Ayırt edici soru, olaydan sonra yeni bir maddenin oluşup oluşmadığıdır. Ezmek, koparmak ve karıştırmak parçaları küçültür ya da dağıtır, ama nişasta nişasta kalır; ıslatmak da molekülü değiştirmez. Maltoz ise nişastanın bağları amilazla hidroliz edildiğinde ortaya çıkan yeni bir moleküldür. Cevap: C.

Örnek 2 — Üç tüp, bir enzim

Soru: Varsayımsal bir deneyde eşit miktarda nişasta çözeltisi üç tüpe konuyor. Birinci tüpe saf su, ikinciye taze tükürük, üçüncüye kaynatılıp soğutulmuş tükürük ekleniyor; tüpler 37 °C'de yarım saat bekletildikten sonra iyot çözeltisiyle sınanıyor. Hangi sonuç beklenir?

• A) Üç tüpte de koyu mavi-mor renk aynı kalır.
• B) Yalnız birinci tüpte renk kaybolur.
• C) İkinci ve üçüncü tüpte renk aynı ölçüde zayıflar.
• D) İkinci tüpte mavi-mor renk belirgin biçimde zayıflar; birinci ve üçüncü tüpte koyu kalır.
• E) Yalnız üçüncü tüpte renk zayıflar, çünkü kaynatma amilazı hızlandırır.

Çözüm: İyot nişastayla koyu mavi-mor renk verir; renk zayıflıyorsa nişasta azalmıştır. Saf su nişastayı parçalamaz, birinci tüp bu yüzden karşılaştırma tüpüdür. Taze tükürükteki amilaz nişastayı maltoza çevirir. Kaynatma ise amilazın üç boyutlu yapısını kalıcı olarak bozar; soğutmak onu geri getirmez. C ve E, kaynatılmış enzimin çalışmayı sürdürdüğünü varsayıyor. Cevap: D.

Örnek 3 — Kavşaktaki iki kapak

Soru: Yutma refleksi sırasında küçük dil ile gırtlak kapağının görevi hangi seçenekte doğru verilmiştir?

• A) Küçük dil burun boşluğuna giden yolu, gırtlak kapağı soluk borusunun girişini kapatır.
• B) Küçük dil soluk borusunun girişini, gırtlak kapağı burun boşluğuna giden yolu kapatır.
• C) İkisi de yemek borusunun girişini kapatır.
• D) Küçük dil mide ağzını açar, gırtlak kapağı lokmayı iter.
• E) İkisi de amilaz salgılayarak lokmayı sindirir.

Çözüm: Ağızdan yutağa gelen lokmanın önünde üç açıklık vardır: yukarıda burun boşluğu, aşağıda önde soluk borusu, onun arkasında yemek borusu. Lokmanın yalnız yemek borusuna gitmesi için öteki iki yolun kapanması gerekir. Yukarıdaki yolu küçük dil, soluk borusunu gırtlak kapağı kapatır. B iki görevi yer değiştiriyor; C kapatılacak yolu yanlış seçiyor, çünkü lokmanın gitmesi gereken yer yemek borusudur. Cevap: A.

Örnek 4 — Zürafanın yudumu

Soru: Başı yere eğik su içen bir zürafada suyu mideye ulaştıran etken hangisidir?

• A) Su yerçekimiyle mideye akar.
• B) Gırtlak kapağı suyu mideye doğru pompalar.
• C) Mide içindeki basınç suyu yukarı emer.
• D) Kardiya sürekli açık kaldığı için su kendiliğinden yükselir.
• E) Yemek borusu duvarındaki kasların kasılma dalgası suyu mideye doğru iter.

Çözüm: Zürafanın ağzı midesinden aşağıdadır; yerçekimi suyu tersi yöne çekerdi, A bu yüzden düşer. Lokmayı ya da suyu ilerleten, yemek borusundaki peristaltik dalgadır ve yönü kasların kasılma sırasıyla belirlenir. Gırtlak kapağı yalnız soluk borusunu kapatır; kardiya ise mideye geçişten sonra kapanır ve geri kaçışı önler. Cevap: E.

• Ağıza protein sindirimi yazmak. Ağızdaki tek sindirim enzimi amilazdır; peynirdeki protein ve yağ ağızda yalnız ufalanır, proteine ilk enzim midede, yağa asıl olarak ince bağırsakta etki eder.
• Çiğnemeyi kimyasal sindirim sanmak. Dişler ve dil yüzeyi büyütür, molekülü değiştirmez; maltozu üreten amilazın yaptığı hidrolizdir.
• Yemek borusunu yerçekimli bir boru gibi düşünmek. Lokmayı peristaltik dalga taşır; bu yüzden baş aşağıyken de, yerçekimi hissedilmeyen bir ortamda da yutmak mümkündür.
• Küçük dil ile gırtlak kapağının işini karıştırmak. Küçük dil burun boşluğu yolunu, gırtlak kapağı soluk borusunu kapatır.
• Yutmanın tamamını istemli ya da tamamını refleks saymak. Lokmayı yutağa itmek istemlidir; lokma yutağa değdikten sonraki evre omurilik soğanınca yönetilen bir reflekstir.
• Yemek borusunda enzim aramak. Yemek borusu yalnız mukus salgılar; yeni bir kimyasal sindirim orada başlamaz.