Exchange of gases Questions in Gujarati

(B) આપેલ વાયુકોષ્ઠ અને તેની સાથે જોડાયેલ રુધિરકેશિકાના જાળાની આકૃતિમાં:
- $A$ એ વાયુકોષ્ઠનું પોલાણ દર્શાવે છે,જે વાયુકોષ્ઠમાં રહેલી હવા અને રુધિરકેશિકાઓમાં રહેલા રુધિર વચ્ચે શ્વસન વાયુઓ ($O_2$ અને $CO_2$) ની આપ-લે માટેનું મુખ્ય સ્થળ છે.
- $B$ એ રક્તકણો (RBCs) દર્શાવે છે,જે $O_2$ અને $CO_2$ બંનેના વહન માટે જવાબદાર છે.
- $C$ એ રુધિરકેશિકાનો ધમનીય છેડો દર્શાવે છે.
- $D$ એ રુધિરકેશિકાની દીવાલ (અંતઃચ્છદ) દર્શાવે છે,જે વાયુકોષ્ઠની દીવાલ સાથે મળીને શ્વસન પટલ બનાવે છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ એ $A$ ને વાયુકોષ્ઠના પોલાણ તરીકે યોગ્ય રીતે ઓળખે છે,જે વાયુઓની આપ-લેનું મુખ્ય સ્થળ છે.

(D) વાયુકોષ્ઠમાં ઑક્સિજનનું અપૂર્ણ દબાણ $(pO_2)$ આશરે $104 \ mmHg$ હોય છે.
ફેફસાંમાં ફુપ્ફુસીય ધમનીઓ દ્વારા આવતા અશુદ્ધ રુધિરમાં $pO_2$ આશરે $40 \ mmHg$ હોય છે.
વાયુકોષ્ઠમાં ઑક્સિજનનું દબાણ $(104 \ mmHg)$ રુધિરમાં રહેલા ઑક્સિજનના દબાણ $(40 \ mmHg)$ કરતા ઘણું વધારે હોવાથી,ઑક્સિજન વાયુકોષ્ઠમાંથી રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે.
આથી,વાયુકોષ્ઠમાં ઑક્સિજનનું અપૂર્ણ દબાણ રુધિર કરતા વધારે હોય છે.

(B) વાયુકોષ્ઠ એ ફેફસામાં આવેલી એક નાની વાયુ કોથળી છે. તે ફેફસાનો એવો ભાગ છે જ્યાં વાતાવરણીય ઓક્સિજન $(O_2)$ અને રુધિરમાં રહેલા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ વચ્ચે વાયુઓની આપ-લે થાય છે.
આકૃતિમાં,વાયુઓની આપ-લે (ઓક્સિજનનું રુધિરમાં પ્રવેશવું અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું રુધિરમાંથી બહાર નીકળવું) સૂચવે છે કે $X$ પ્રદેશ એ વાયુકોષ્ઠનો અવકાશ છે.
ગ્લોમેર્યુલસ એ મૂત્રપિંડમાં ગાળણ માટેની રુધિરકેશિકાઓનું જાળું છે,વિલસ એ નાના આંતરડામાં પોષક તત્વોના શોષણ માટેનું પ્રવર્ધ છે,અને યકૃત એ પિત્ત ઉત્પાદન જેવી ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ છે.

(D) પેશીના સ્તરે,કોષીય શ્વસન દરમિયાન ઓક્સિજન વપરાય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન થાય છે.
પરિણામે,રુધિરની તુલનામાં પેશીઓમાં $O_2$ નું આંશિક દબાણ (tension) ઓછું અને $CO_2$ નું આંશિક દબાણ વધુ હોય છે.
બોહર અસર (Bohr effect) મુજબ,ઊંચી $CO_2$ સાંદ્રતા અને ઓછું $O_2$ દબાણ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે,જે ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજનને સરળ બનાવે છે.
તેથી,ઓક્સિહિમોગ્લોબિન કોષોને ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે.

(B) દરેક વાયુકોષ્ઠ અત્યંત પ્રવેશશીલ અને લાદીસમ અધિચ્છદ કોષોના પાતળા સ્તરોનો બનેલો હોય છે. તેવી જ રીતે,રુધિરકેશિકાઓ પણ લાદીસમ અધિચ્છદ કોષોના પાતળા સ્તરોની બનેલી હોય છે.
વાયુકોષ્ઠોની આસપાસ આવેલી રુધિરકેશિકાઓ અને વાયુકોષ્ઠોમાં રહેલી હવા વચ્ચે $O_2$ અને $CO_2$ ની આપ-લે થાય છે.
આ આપ-લે દબાણ અથવા સાંદ્રતાના તફાવતને કારણે સાદા પ્રસરણ દ્વારા થાય છે. વાયુકોષ્ઠો અને રુધિરકેશિકાઓ વચ્ચેનું અવરોધક સ્તર અત્યંત પાતળું હોય છે,જે વાયુઓને વધુ આંશિક દબાણ ધરાવતા વિસ્તારમાંથી ઓછા આંશિક દબાણ ધરાવતા વિસ્તારમાં પ્રસરવા દે છે.
વાયુકોષ્ઠો સુધી પહોંચતા શિરાયુક્ત રુધિરમાં વાયુકોષ્ઠોની હવાની સરખામણીમાં $O_2$ નું આંશિક દબાણ ઓછું અને $CO_2$ નું આંશિક દબાણ વધુ હોય છે. પરિણામે,ઓક્સિજન રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે,જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ રુધિરમાંથી બહાર નીકળીને વાયુકોષ્ઠોમાં પ્રવેશે છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
વાતાવરણીય હવામાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ વાયુકોષ્ઠીય હવામાં રહેલા ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ કરતા વધારે હોય છે. વાતાવરણીય હવામાં $pO_{2}$ આશરે $159 \, mm \, Hg$ હોય છે,જ્યારે વાયુકોષ્ઠીય હવામાં તે આશરે $104 \, mm \, Hg$ હોય છે.
વાતાવરણીય હવામાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ વાયુકોષ્ઠીય હવામાં રહેલા કાર્બન ડાયોક્સાઇડના આંશિક દબાણ કરતા ઘણું ઓછું હોય છે. વાતાવરણીય હવામાં $pCO_{2}$ આશરે $0.3 \, mm \, Hg$ હોય છે,જ્યારે વાયુકોષ્ઠીય હવામાં તે આશરે $40 \, mm \, Hg$ હોય છે.

(N/A) વાયુકોષ્ઠો (Alveoli) એ વાયુઓના વિનિમય માટેના પ્રાથમિક સ્થાનો છે. રુધિર અને પેશીઓ વચ્ચે પણ વાયુઓનો વિનિમય થાય છે.
આ સ્થાનો પર $O_{2}$ અને $CO_{2}$ નો વિનિમય મુખ્યત્વે દબાણ/સાંદ્રતાના ઢાળને આધારે સાદા પ્રસરણ (simple diffusion) દ્વારા થાય છે.
વાયુઓની દ્રાવ્યતા તેમજ પ્રસરણમાં સામેલ પટલોની જાડાઈ એ પણ પ્રસરણના દરને અસર કરતા મહત્વના પરિબળો છે.
વાયુઓના મિશ્રણમાં કોઈ એક વાયુ દ્વારા આપવામાં આવતા દબાણને આંશિક દબાણ (partial pressure) કહેવામાં આવે છે,જેને ઓક્સિજન માટે $pO_{2}$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઈડ માટે $pCO_{2}$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
વિવિધ સ્થાનો પર વાયુઓના આંશિક દબાણ ($mmHg$ માં) નીચેના કોષ્ટકમાં આપેલ છે:

શ્વસન વાયુ	વાતાવરણીય હવા	વાયુકોષ્ઠ	રુધિર (ઓક્સિજનવિહીન)	રુધિર (ઓક્સિજનયુક્ત)	પેશીઓ
$O_{2}$	$159$	$104$	$40$	$95$	$40$
$CO_{2}$	$0.3$	$40$	$45$	$40$	$45$

(N/A) $(1)$ વાયુકોષ્ઠની સપાટી દ્વારા વાયુઓનું વિનિમય:
વાયુકોષ્ઠ સુધી પહોંચતા અશુદ્ધ રુધિરમાં $O_{2}$ નું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ $40 \ mm \ Hg$ હોય છે અને $CO_{2}$ નું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ $45 \ mm \ Hg$ હોય છે.
વાયુકોષ્ઠમાં $O_{2}$ નું આંશિક દબાણ $104 \ mm \ Hg$ અને $pCO_{2}$ નું આંશિક દબાણ $40 \ mm \ Hg$ હોય છે.
આ દબાણના તફાવતને કારણે,$O_{2}$ વાયુકોષ્ઠમાંથી રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે અને $CO_{2}$ રુધિરમાંથી વાયુકોષ્ઠમાં પ્રસરણ પામે છે.
$(2)$ પેશીઓમાં વાયુઓનું વિનિમય:
પેશીઓમાં વાયુઓનું વિનિમય રુધિર અને પેશી કોષો વચ્ચે આંતરકોષીય પ્રવાહી (પેશીય પ્રવાહી) દ્વારા થાય છે.
પેશીઓ સુધી પહોંચતા ઓક્સિજનયુક્ત રુધિરમાં $pO_{2}$ $95-100 \ mm \ Hg$ હોય છે,જ્યારે પેશી કોષોમાં $pO_{2}$ $40 \ mm \ Hg$ હોય છે.
પેશીઓમાં $pCO_{2}$ $45 \ mm \ Hg$ હોય છે,જ્યારે રુધિરમાં $pCO_{2}$ $40 \ mm \ Hg$ હોય છે.
આ આંશિક દબાણના તફાવતને કારણે,$O_{2}$ રુધિરમાંથી પેશીઓમાં અને $CO_{2}$ પેશીઓમાંથી રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે.

(N/A) વાયુઓનું વિનિમય મુખ્યત્વે દબાણના તફાવત (ઢાળ) ને આધારે પ્રસરણ દ્વારા થાય છે. નીચેનું કોષ્ટક શ્વસન વાયુઓના આંશિક દબાણ ($mm Hg$ માં) દર્શાવે છે:

શ્વસન વાયુ	વાતાવરણીય હવા	વાયુકોષ્ઠ	રુધિર (અશુદ્ધ)	રુધિર (શુદ્ધ)	પેશીઓ
$O_2$	$159$	$104$	$40$	$95$	$40$
$CO_2$	$0.3$	$40$	$45$	$40$	$45$

આ માહિતી દર્શાવે છે કે $O_2$ માટે વાયુકોષ્ઠોથી રુધિર અને રુધિરથી પેશીઓ તરફ સાંદ્રતાનો ઢાળ હોય છે. તેવી જ રીતે, $CO_2$ માટે વિરુદ્ધ દિશામાં, એટલે કે પેશીઓથી રુધિર અને રુધિરથી વાયુકોષ્ઠો તરફ ઢાળ હોય છે.
$CO_2$ ની દ્રાવ્યતા $O_2$ કરતા $20-25$ ગણી વધારે હોવાથી, આંશિક દબાણના એકમ તફાવત દીઠ પ્રસરણ પટલ દ્વારા પ્રસરણ પામતા $CO_2$ નું પ્રમાણ $O_2$ કરતા ઘણું વધારે હોય છે.
પ્રસરણ પટલ ત્રણ મુખ્ય સ્તરોનું બનેલું છે:
$(1)$ વાયુકોષ્ઠોનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ.
$(2)$ વાયુકોષ્ઠીય કેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ.
$(3)$ તેમની વચ્ચે આવેલું આધારક પટલ.
આ પટલની કુલ જાડાઈ એક મિલીમીટર કરતા ઘણી ઓછી હોય છે, જે ઝડપી પ્રસરણમાં મદદ કરે છે. આમ, આપણા શરીરમાં $O_2$ નું વાયુકોષ્ઠોમાંથી પેશીઓ તરફ અને $CO_2$ નું પેશીઓમાંથી વાયુકોષ્ઠો તરફ પ્રસરણ થવા માટે તમામ પરિબળો અનુકૂળ છે.

(N/A) $CO_2$ ની દ્રાવ્યતા $O_2$ કરતા $20-25$ ગણી વધારે છે. આ ઉચ્ચ દ્રાવ્યતાને કારણે,આંશિક દબાણના એકમ તફાવત દીઠ પ્રસરણ પટલમાંથી પ્રસરણ પામતા $CO_2$ નું પ્રમાણ $O_2$ કરતા ઘણું વધારે હોય છે.

(A) $(1)$ વાતાવરણની હવાને ફેફસાંમાં અંદર લેવાની પ્રક્રિયાને શ્વાસ (Inspiration) કહેવામાં આવે છે. તેનાથી વિપરીત,વાયુકોષ્ઠોની હવાને ફેફસાંમાંથી બહાર મુક્ત કરવાની પ્રક્રિયાને ઉચ્છવાસ (Expiration) કહેવામાં આવે છે.
$(2)$ વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ $104 \, mm \, Hg$ હોય છે. વાયુકોષ્ઠોમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ $40 \, mm \, Hg$ હોય છે.

(N/A) વાયુઓના મિશ્રણમાં રહેલા કોઈ એક ચોક્કસ વાયુ દ્વારા લગાડવામાં આવતા દબાણને આંશિક દબાણ કહેવામાં આવે છે. તેને વાયુના રાસાયણિક સૂત્રની આગળ $p$ સંજ્ઞા લગાવીને દર્શાવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે,ઓક્સિજનના આંશિક દબાણને $pO_{2}$ તરીકે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના આંશિક દબાણને $pCO_{2}$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.

(A) પ્રસરણ પટલ મુખ્યત્વે ત્રણ સ્તરોનું બનેલું છે:
$(1)$ વાયુકોષ્ઠોનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ (squamous epithelium).
$(2)$ વાયુકોષ્ઠીય રુધિરકેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ (endothelium).
$(3)$ તેમની વચ્ચે આવેલી આધારકલા (basement membrane).
આ ત્રણેય સ્તરોની કુલ જાડાઈ એક મિલીમીટર કરતાં પણ ઓછી હોય છે,જે ઓક્સિજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ઝડપી પ્રસરણ માટે અનુકૂળ છે.

(C) $\text{વાયુકોષ્ઠ}$ $(Alveoli)$ એ માનવ શરીરમાં વાયુઓના વિનિમય માટેનું પ્રાથમિક સ્થાન છે.
તેમની દીવાલ ખૂબ જ પાતળી હોય છે અને તેમાં રુધિરકેશિકાઓનું ગીચ જાળું આવેલું હોય છે.
આ રચના વાયુકોષ્ઠોમાં રહેલી હવા અને રુધિર વચ્ચે $O_2$ અને $CO_2$ ના સરળ પ્રસરણ (diffusion) માં મદદ કરે છે.

(B) પ્રસરણ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા અણુઓ વધુ સાંદ્રતા ધરાવતા વિસ્તારમાંથી ઓછી સાંદ્રતા ધરાવતા વિસ્તાર તરફ ગતિ કરે છે. વનસ્પતિમાં,આંતરિક પેશીઓ અને બાહ્ય વાતાવરણ વચ્ચે $O_2$ અને $CO_2$ જેવા વાયુઓની આપ-લે મુખ્યત્વે પર્ણરંધ્રો અને વાયુરંધ્રો દ્વારા પ્રસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.

(B) વાયુઓના મિશ્રણમાં રહેલા કોઈ એક ચોક્કસ વાયુ દ્વારા જે દબાણ આપવામાં આવે છે તેને તેનું આંશિક દબાણ કહેવામાં આવે છે. તેને ઓક્સિજન માટે $pO_{2}$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ માટે $pCO_{2}$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.

(A) રુધિર અને પેશીઓ વચ્ચે વાયુઓની આપ-લે સાદા પ્રસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.
આ પ્રક્રિયા વાયુઓના આંશિક દબાણના તફાવત (ઢાળ) દ્વારા સંચાલિત થાય છે.
ઓક્સિજન $(O_{2})$ રુધિરમાંથી પેશીઓમાં જાય છે કારણ કે રુધિરમાં $O_{2}$ નું આંશિક દબાણ પેશીઓ કરતા વધારે હોય છે.
તેનાથી વિપરીત,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_{2})$ પેશીઓમાંથી રુધિરમાં જાય છે કારણ કે પેશીઓમાં $CO_{2}$ નું આંશિક દબાણ રુધિર કરતા વધારે હોય છે.
તેથી,આ આપ-લે મુખ્યત્વે દબાણ/સાંદ્રતા ઢાળ પર આધારિત છે.

(C) મનુષ્યમાં,વાયુઓનું વિનિમય ($O_2$ અને $CO_2$) વાયુકોષ્ઠોના સ્તરે થાય છે. વાયુકોષ્ઠો એ પાતળી દીવાલવાળી,કોથળી જેવી રચનાઓ છે જે રુધિરકેશિકાઓના જાળાથી ઘેરાયેલી હોય છે,જે ફેફસાંમાં રહેલી હવા અને રુધિર વચ્ચે વાયુઓના પ્રસરણને સરળ બનાવે છે.

(B) પ્રસરણ પટલ ત્રણ મુખ્ય સ્તરોનું બનેલું છે: વાયુકોષ્ઠનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ,વાયુકોષ્ઠની કેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ અને તેમની વચ્ચે આવેલું આધારક દ્રવ્ય (આધારક પટલ).
આ ત્રણ સ્તરો વાયુઓના કાર્યક્ષમ વિનિમયમાં મદદ કરે છે.
ત્રણ સ્તરો હોવા છતાં,પ્રસરણ પટલની કુલ જાડાઈ એક મિલીમીટર કરતાં ઘણી ઓછી હોય છે,જે વાયુકોષ્ઠમાંથી પેશીઓ તરફ $O_{2}$ ના પ્રસરણ અને પેશીઓમાંથી વાયુકોષ્ઠ તરફ $CO_{2}$ ના પ્રસરણ માટે અત્યંત અનુકૂળ છે.

(D) પ્રસરણ પટલ મુખ્યત્વે ત્રણ સ્તરોનું બનેલું છે:
$(i)$ વાયુકોષ્ઠોનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ (Thin squamous epithelium).
$(ii)$ વાયુકોષ્ઠીય રુધિરકેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ (Endothelium).
$(iii)$ વાયુકોષ્ઠોના લાદીસમ અધિચ્છદ અને રુધિરકેશિકાઓના અંતઃચ્છદની વચ્ચે આવેલું આધારક દ્રવ્ય (Basement substance).
આમ,પ્રસરણ પટલની રચનામાં ઉપરના તમામ ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે.

(A) ફેફસામાં વાયુઓના વિનિમયને બાહ્ય શ્વસન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ઓક્સિજન વાયુકોષ્ઠોમાંથી ફુપ્સિય રુધિરકેશિકાઓના રુધિરમાં જાય છે,જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ફુપ્સિય રુધિરકેશિકાઓમાંથી વાયુકોષ્ઠોમાં આવે છે.
વાયુકોષ્ઠ-કેશિકા પટલ દ્વારા વાયુઓનું વિનિમય એ સંપૂર્ણપણે ભૌતિક પ્રક્રિયા છે જેને સરળ પ્રસરણ કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા આંશિક દબાણના તફાવતને કારણે થાય છે અને તેમાં કોઈ સક્રિય વહન કે રાસાયણિક પ્રક્રિયા સામેલ નથી.

(C) વાતાવરણની હવામાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ આશરે $159\; mm\; Hg$ હોય છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $104\; mm\; Hg$ હોય છે.
ડી-ઓક્સિજનેટેડ રુધિર $(40\; mm\; Hg)$ ની સરખામણીમાં વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિજનનું આ ઊંચું આંશિક દબાણ રુધિરમાં ઓક્સિજનના પ્રસરણને સરળ બનાવે છે.

(B) રુધિરમાં $CO_{2}$ ની દ્રાવ્યતા $O_{2}$ કરતા $20-25$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ઉચ્ચ દ્રાવ્યતાને કારણે,$O_{2}$ ની સરખામણીમાં $CO_{2}$ આંશિક દબાણના એકમ તફાવત દીઠ પ્રસરણ પટલમાંથી વધુ સરળતાથી પ્રસરણ પામી શકે છે.

(D) વાતાવરણીય હવામાં $O_{2}$ નું આંશિક દબાણ $159 \text{ mmHg}$ છે,જ્યારે વાયુકોષ્ઠીય હવામાં તે $104 \text{ mmHg}$ છે. તેથી,$X (104) < Y (159)$.
વાતાવરણીય હવામાં $CO_{2}$ નું આંશિક દબાણ $0.3 \text{ mmHg}$ છે,જ્યારે વાયુકોષ્ઠીય હવામાં તે $40 \text{ mmHg}$ છે. તેથી,$A (40) > B (0.3)$.
આમ,સાચો સંબંધ $X < Y$ અને $A > B$ છે.

(C) ફેફસાંની પ્રાથમિક શ્વાસનળી વિભાજિત થઈને દ્વિતીયક શ્વાસનળી બનાવે છે,જે આગળ વિભાજિત થઈને તૃતીયક શ્વાસનળી બનાવે છે.
તૃતીયક શ્વાસનળીઓ શ્વાસવાહિકાઓમાં વિભાજિત થાય છે.
શ્વાસવાહિકાઓ વાયુકોષ્ઠ નલિકાઓ,એટ્રિયા અને વાયુકોષ્ઠ કોથળીઓ દ્વારા વાયુકોષ્ઠોમાં ખુલે છે.
વાયુકોષ્ઠોની દીવાલ ખૂબ જ પાતળી હોય છે જે લાદીસમ અધિચ્છદની બનેલી હોય છે.
વાયુકોષ્ઠોની દીવાલમાં રુધિર કેશિકાઓનું વિસ્તૃત જાળું હોય છે.
રુધિર કેશિકાઓ અને વાયુકોષ્ઠો વચ્ચેના અત્યંત ગાઢ સંપર્કને કારણે,વાયુઓનો વિનિમય સરળતાથી થાય છે.

(D) વધારે ઊંચાઈએ વાતાવરણીય દબાણ સમુદ્ર સપાટી કરતા ઓછું હોય છે.
કુલ વાતાવરણીય દબાણ ઓછું હોવાને કારણે,ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ પણ નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હોય છે.
શ્વાસોચ્છવાસની પ્રક્રિયામાં વાતાવરણમાંથી ઓક્સિજનનું રુધિરમાં પ્રસરણ થાય છે,જે દબાણના તફાવત (ઢાળ) પર આધાર રાખે છે.
ઊંચાઈવાળા વિસ્તારોમાં વાતાવરણમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ ઓછું હોવાથી,રુધિરમાં ઓક્સિજનનું પ્રસરણ મુશ્કેલ બને છે,જેના કારણે શ્વાસ લેવામાં તકલીફ પડે છે.

(D) પ્રસરણનો દર ઘણા પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે,જેમાં દબાણ અથવા સાંદ્રતાનો તફાવત,વાયુઓની દ્રાવ્યતા અને જે પટલમાંથી પ્રસરણ થાય છે તેની જાડાઈનો સમાવેશ થાય છે. દબાણનો વધુ તફાવત,વાયુની વધુ દ્રાવ્યતા અને પાતળા પટલ પ્રસરણના દરને ઝડપી બનાવે છે. તેથી,આપેલ તમામ પરિબળો પ્રસરણના દરને અસર કરે છે.

(B) વાતાવરણ અને વાયુકોષ્ઠમાં શ્વસન વાયુઓનું આંશિક દબાણ નીચે મુજબ છે:
$1$. $O_{2}$ માટે, વાતાવરણીય હવામાં આંશિક દબાણ $159 \ mm \ Hg$ છે, અને વાયુકોષ્ઠમાં તે $104 \ mm \ Hg$ ($A$ તરીકે દર્શાવેલ છે) છે.
$2$. $CO_{2}$ માટે, વાતાવરણીય હવામાં આંશિક દબાણ $0.3 \ mm \ Hg$ છે, અને વાયુકોષ્ઠમાં તે $40 \ mm \ Hg$ ($B$ તરીકે દર્શાવેલ છે) છે.
તેથી, $A = 104$ અને $B = 40$ થાય.

(D) વાયુકોષ્ઠો એ વાયુઓના વિનિમય માટેનું પ્રાથમિક સ્થાન છે.
વાયુઓનું વિનિમય રુધિર અને પેશીઓ વચ્ચે પણ થાય છે.
આ સ્થાનો પર $O_{2}$ અને $CO_{2}$ નું વિનિમય સાદા પ્રસરણ દ્વારા થાય છે,જે મુખ્યત્વે દબાણ/સાંદ્રતા ઢાળ પર આધારિત છે.
દબાણ/સાંદ્રતા ઢાળ,વાયુઓની દ્રાવ્યતા અને પ્રસરણમાં સામેલ પટલની જાડાઈ એ પ્રસરણના દરને અસર કરતા કેટલાક મહત્વપૂર્ણ પરિબળો છે.

(C) વાયુકોષ્ઠ-રુધિરકેશિકાના જોડાણની આપેલી આકૃતિમાં:
$A$ એ વાયુકોષ્ઠની ગુહા (Alveolar cavity) દર્શાવે છે,જે વાયુકોષ્ઠની અંદરની જગ્યા છે જ્યાં હવા હોય છે.
$B$ એ રુધિરકેશિકામાં રહેલા રક્તકણો (RBCs) દર્શાવે છે.
$C$ એ આધારક દ્રવ્ય (Basement substance/membrane) દર્શાવે છે જે વાયુકોષ્ઠની દીવાલ અને રુધિરકેશિકાની દીવાલની વચ્ચે આવેલું હોય છે,જે વાયુઓના પ્રસરણને સરળ બનાવે છે.
તેથી,સાચી ઓળખ $A-$ વાયુકોષ્ઠની ગુહા,$B-$ $RBC$,$C-$ આધારક દ્રવ્ય છે.

(C) માનવ શ્વસનતંત્રમાં,વિઓક્સિજનયુક્ત રુધિરમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ આશરે $45 \ mmHg$ હોય છે.
તે જ રીતે,દૈહિક પેશીઓમાં પણ $pCO_{2}$ આશરે $45 \ mmHg$ હોય છે.
આંશિક દબાણ લગભગ સમાન હોવાથી,તે પેશીઓમાંથી રુધિરમાં $CO_{2}$ ના પ્રસરણને સરળ બનાવે છે.

(B) પેશીઓમાં,કોષીય શ્વસન દરમિયાન પોષક તત્વોનું વિઘટન થાય છે,જેને અપચય (Catabolism) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
અપચયની પ્રક્રિયા દરમિયાન,ઓક્સિજન વપરાય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_{2})$ ચયાપચયની આડપેદાશ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે.
પેશીઓમાં સતત $CO_{2}$ ઉત્પન્ન થતું હોવાથી,રુધિરની સરખામણીમાં પેશીઓમાં તેનું આંશિક દબાણ $(PCO_{2})$ વધારે હોય છે.
આ સાંદ્રતા ઢાળને કારણે $CO_{2}$ પેશીઓમાંથી રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે,જ્યાંથી તે ફેફસાં સુધી વહન પામીને ઉચ્છવાસ દ્વારા બહાર નીકળે છે.

(D) રુધિર અને વાયુકોષ્ઠોમાં વાયુઓનું આંશિક દબાણ નીચે મુજબ છે:
$1$. ડીઓક્સિજનેટેડ રુધિરમાં ઓક્સિજન $(pO_2)$ નું આંશિક દબાણ $40\; mm\; Hg$ હોય છે.
$2$. ઓક્સિજનેટેડ રુધિરમાં ઓક્સિજન $(pO_2)$ નું આંશિક દબાણ $95\; mm\; Hg$ હોય છે.
$3$. વાયુકોષ્ઠની હવામાં ઓક્સિજન $(pO_2)$ નું આંશિક દબાણ $104\; mm\; Hg$ હોય છે.
$4$. ડીઓક્સિજનેટેડ રુધિરમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(pCO_2)$ નું આંશિક દબાણ $45\; mm\; Hg$ હોય છે (નહીં કે $95\; mm\; Hg$).
તેથી,વિકલ્પ $D$ માં આપેલ વિધાન ખોટું છે કારણ કે ડીઓક્સિજનેટેડ રુધિરમાં $pCO_2$ નું મૂલ્ય $45\; mm\; Hg$ હોય છે.

(C) ઉચ્છવાસની હવામાં $CO_{2}$ નું પ્રમાણ આશરે $4.4 \%$ હોય છે.
વાતાવરણની હવા (શ્વાસમાં લેવાતી હવા) માં આશરે $0.04 \%$ $CO_{2}$ હોય છે.
ઉચ્છવાસની હવામાં આશરે $4 \%$ થી $4.5 \%$ $CO_{2}$ હોય છે.
આમ,ઉચ્છવાસની હવામાં શ્વાસમાં લેવાતી હવા કરતા આશરે $100$ ગણી વધુ $CO_{2}$ ની સાંદ્રતા હોય છે.

(A) વાયુકોષ્ઠોની દીવાલ ખૂબ જ પાતળી,અનિયમિત અને રુધિરકેશિકાઓથી સમૃદ્ધ હોય છે.
રુધિરકેશિકાઓ અને વાયુકોષ્ઠો વચ્ચેનો સંપર્ક ખૂબ જ નજીક હોવાથી,વાયુઓનું વિનિમય ($O_2$ અને $CO_2$) સાદા પ્રસરણ દ્વારા સરળતાથી થાય છે.

(C) વાયુનું આંશિક દબાણ એ વાયુઓના મિશ્રણમાં કોઈ એક ચોક્કસ વાયુ દ્વારા આપવામાં આવતું દબાણ છે.
તેને '$p$' અક્ષર અને ત્યારબાદ તે વાયુના રાસાયણિક સૂત્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
તેથી,ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $pO_2$ તરીકે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $pCO_2$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.

(A) વાતાવરણની હવામાં વાયુઓનું આંશિક દબાણ $pO_{2} = 159 \; mmHg$ અને $pCO_{2} = 0.3 \; mmHg$ હોય છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં વાયુઓનું આંશિક દબાણ $pO_{2} = 104 \; mmHg$ અને $pCO_{2} = 40 \; mmHg$ હોય છે.
આ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,વાતાવરણની હવામાં વાયુકોષ્ઠોની તુલનામાં $pO_{2}$ વધારે $(159 \; mmHg > 104 \; mmHg)$ અને $pCO_{2}$ ઓછું $(0.3 \; mmHg < 40 \; mmHg)$ હોય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(D) વાયુ વિનિમયની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવા માટે શ્વસનતંત્રના વિવિધ ભાગોમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ અલગ-અલગ હોય છે. પ્રમાણભૂત શારીરિક મૂલ્યો મુજબ:
$1$. વાતાવરણીય હવામાં $pCO_2$ આશરે $0.3 \; mm \; Hg$ હોય છે.
$2$. વાયુકોષ્ઠોમાં $pCO_2$ નું મૂલ્ય $40 \; mm \; Hg$ હોય છે.
$3$. પેશીઓમાં,જ્યાં ચયાપચયની પ્રક્રિયા દરમિયાન $CO_2$ ઉત્પન્ન થાય છે,ત્યાં $pCO_2$ નું મૂલ્ય $45 \; mm \; Hg$ હોય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $0.3 \; mm \; Hg, 40 \; mm \; Hg$ અને $45 \; mm \; Hg$ છે.

(B) દરેક $100 \;ml$ અશુદ્ધ રુધિર દ્વારા આશરે $4 \;ml$ $CO_2$ વાયુકોષ્ઠોમાં નિકાલ માટે પહોંચાડવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા વાયુકોષ્ઠોની સપાટી પર વાયુઓના વિનિમય દરમિયાન થાય છે,જ્યાં રુધિરમાં $CO_2$ નું આંશિક દબાણ વાયુકોષ્ઠોની સરખામણીમાં વધારે હોય છે.

(B) રુધિરમાં વાયુઓની દ્રાવ્યતા એ ફેફસાં અને પેશીઓમાં વાયુ વિનિમય માટે એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે.
$CO_2$ એ રુધિરરસમાં $O_2$ કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધુ દ્રાવ્ય છે.
પ્રાયોગિક માહિતી દર્શાવે છે કે $CO_2$ ની દ્રાવ્યતા $O_2$ ની સરખામણીમાં આશરે $20 - 25$ ગણી વધારે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) માનવ શ્વસનતંત્રના શ્વસન ભાગમાં વાયુકોષ્ઠો અને તેમની નલિકાઓનો સમાવેશ થાય છે.
તે માનવ શ્વસનતંત્રનું મુખ્ય સ્થાન છે જ્યાં રુધિર અને વાતાવરણીય હવા વચ્ચે વાયુઓ ($O_2$ અને $CO_2$) નું પ્રસરણ થાય છે.

(C) શ્વસનતંત્રના વિવિધ ભાગોમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ અલગ-અલગ હોય છે,જે પ્રસરણ દ્વારા વાયુઓની આપ-લે કરવામાં મદદ કરે છે.
$1$. વાયુકોષ્ઠોમાં $pO_2$ આશરે $104 \; mm \; Hg$ હોય છે,જે ફેફસાંમાં આવતા ઓક્સિજનવિહીન રુધિરના $pO_2$ $(40 \; mm \; Hg)$ કરતા વધારે હોય છે,જેના કારણે ઓક્સિજન રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે.
$2$. દૈહિક પેશીઓમાં $pO_2$ આશરે $40 \; mm \; Hg$ હોય છે,જે ફેફસાંમાંથી આવતા ઓક્સિજનયુક્ત રુધિરના $pO_2$ $(95 \; mm \; Hg)$ કરતા ઓછું હોય છે,જેના કારણે ઓક્સિજન રુધિરમાંથી પેશીઓમાં પ્રસરણ પામે છે.
તેથી,વાયુકોષ્ઠોમાં $pO_2$ નું મૂલ્ય $104 \; mm \; Hg$ અને પેશીઓમાં $40 \; mm \; Hg$ છે.

(B) પ્રસરણ પટલ ત્રણ મુખ્ય સ્તરોનું બનેલું છે:
$1$. વાયુકોષ્ઠોનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ.
$2$. વાયુકોષ્ઠીય રુધિરકેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ.
$3$. તેમની વચ્ચે આવેલું આધારક દ્રવ્ય (આધારકલા).
આ સ્તરો અત્યંત પાતળા હોવાને કારણે પ્રસરણ દ્વારા $O_2$ અને $CO_2$ ની આપ-લે સરળ બનાવે છે.

(A) વાયુનું વાયુકોષ્ઠ પટલમાંથી પ્રસરણ દર તેની દ્રાવ્યતા અને આંશિક દબાણના તફાવત (ઢાળ) ના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ રુધિર અને વાયુકોષ્ઠના પટલમાં ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા $20-25$ ગણો વધુ દ્રાવ્ય છે.
આ નોંધપાત્ર રીતે વધુ દ્રાવ્યતાને કારણે,સમાન આંશિક દબાણના તફાવત માટે $CO_2$ નો પ્રસરણ દર $O_2$ કરતા ઘણો ઝડપી હોય છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી આપે છે.

(A) રુધિર કેશિકામાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(PO_2)$ શરીરના કોષો $(40 \; mm \; Hg)$ કરતા વધારે $(95 \; mm \; Hg)$ હોય છે.
આ દબાણના તફાવતને કારણે,ઓક્સિજન રુધિર કેશિકામાંથી શરીરના કોષોમાં પ્રસરણ પામે છે.
તેનાથી વિપરીત,શરીરના કોષોમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(PCO_2)$ રુધિર કેશિકા $(40 \; mm \; Hg)$ ની સરખામણીમાં વધારે $(45 \; mm \; Hg)$ હોય છે.
આ સાંદ્રતાના તફાવતને કારણે $CO_2$ શરીરના કોષોમાંથી રુધિર કેશિકામાં પ્રસરણ પામે છે,જે કોષમાંથી $CO_2$ મુક્ત થવાની પ્રક્રિયા છે.

(A) રુધિર અને પેશી કોષો વચ્ચે વાયુઓનું વિનિમય દૈહિક રુધિરકેશિકાઓમાં થાય છે.
જ્યારે રુધિર વિવિધ પેશીઓમાં રુધિરકેશિકાઓના જાળામાંથી પસાર થાય છે,ત્યારે તે કાર્બન ડાયોક્સાઇડના બદલામાં કોષોને ઓક્સિજન પૂરો પાડે છે.
પેશીના પ્રવાહીમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(P_{O_2})$ આશરે $40 \; mm \; Hg$ હોય છે,જ્યારે પેશીઓને રુધિર પૂરું પાડતી ધમનીઓમાં તે આશરે $95 \; mm \; Hg$ હોય છે.
આ દબાણનો તફાવત ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના ઝડપી વિયોજન અને ઓક્સિજનના પેશી કોષોમાં પ્રસરણની ખાતરી કરે છે.
તેથી,પેશી કોષોની આસપાસની રુધિરકેશિકાઓમાંથી પસાર થતી વખતે રુધિરમાંથી મહત્તમ ઓક્સિજન ગુમાવાય છે.

(A) માનવ શ્વસનતંત્રમાં,વાયુઓનું વિનિમય વાયુકોષ્ઠોમાં દબાણના તફાવતને આધારે સાદા પ્રસરણ દ્વારા થાય છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ $104 \ mm \ Hg$ હોય છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ $40 \ mm \ Hg$ હોય છે.
આ મૂલ્યો વાયુકોષ્ઠોમાંથી રુધિરમાં $O_{2}$ ના પ્રસરણને અને રુધિરમાંથી વાયુકોષ્ઠોમાં $CO_{2}$ ના પ્રસરણને સરળ બનાવે છે.

$(B)$ મોટાભાગની દ્વિદળી વનસ્પતિઓમાં, રક્ષકકોષો વાલ (bean) આકારના અથવા મૂત્રપિંડ આકારના હોય છે.
ઘણી એકદળી વનસ્પતિઓમાં, રક્ષકકોષો ડમ્બેલ (dumbbell) આકારના હોય છે.
તેથી, સાચી જોડણી આ મુજબ છે: એકદળી = ડમ્બેલ આકાર, દ્વિદળી = વાલ આકાર.
આ વિકલ્પ $B$ ને અનુરૂપ છે.

(B) શ્વસનની પ્રક્રિયામાં શરીરના કોષો અને પર્યાવરણ વચ્ચે વાયુઓની આપ-લેનો સમાવેશ થાય છે.
કોષોને $ATP$ ના સ્વરૂપમાં ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે કોષીય શ્વસન માટે $O_2$ (ઓક્સિજન) ની જરૂર હોય છે.
કોષીય શ્વસનની આડપેદાશ તરીકે $CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ) ઉત્પન્ન થાય છે,જેને ઝેરી અસરથી બચવા માટે કોષોમાંથી દૂર કરવો જરૂરી છે.
તેથી,$P$ એ $O_2$ છે અને $Q$ એ $CO_2$ છે.

(D) માનવ શ્વસનતંત્રને બે ભાગમાં વહેંચવામાં આવે છે: વહન ભાગ અને વિનિમય ભાગ.
$1$. વહન ભાગમાં બાહ્ય નાસિકા છિદ્રો,નાસિકા માર્ગ,કંઠનળી,સ્વરપેટી,શ્વાસનળી,શ્વાસવાહિનીઓ અને શ્વાસવાહિકાઓનો સમાવેશ થાય છે,જે વાતાવરણીય હવાને વાયુકોષ્ઠો સુધી પહોંચાડે છે.
$2$. વિનિમય ભાગમાં વાયુકોષ્ઠો અને તેની નલિકાઓનો સમાવેશ થાય છે,જ્યાં રુધિર અને વાતાવરણીય હવા વચ્ચે $O_2$ અને $CO_2$ નું વાસ્તવિક પ્રસરણ થાય છે.
$3$. તેથી,શ્વસનતંત્રના વિનિમય ભાગ માટે આપેલા તમામ વિધાનો સાચા છે.