Exchange of gases Questions in Gujarati

(A) વાયુઓના પ્રસરણ માટે શ્વસનતંત્રના વિવિધ ભાગોમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(PO_2)$ નીચે મુજબ હોય છે:
$1$. વાતાવરણીય હવામાં $PO_2$ આશરે $159\, mm\, Hg$ હોય છે.
$2$. ઓક્સિજનયુક્ત રુધિરમાં (ધમનીઓમાં) $PO_2$ આશરે $95\, mm\, Hg$ હોય છે.
$3$. પેશીઓમાં, જ્યાં કોષીય શ્વસન માટે ઓક્સિજન વપરાય છે, ત્યાં $PO_2$ ઓછું એટલે કે આશરે $40\, mm\, Hg$ હોય છે.
તેથી, સાચી જોડ $P-I, Q-III, R-II$ છે.

(A) વાયુકોષ્ઠોની સપાટી પર અને રુધિર તથા પેશીઓ વચ્ચે $O_2$ અને $CO_2$ જેવા વાયુઓની આપ-લે મુખ્યત્વે સરળ પ્રસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.
સરળ પ્રસરણ એ એક નિષ્ક્રિય પ્રક્રિયા છે જે વાયુઓના આંશિક દબાણના તફાવતને કારણે થાય છે.
વાયુઓ ઊંચા આંશિક દબાણવાળા વિસ્તારમાંથી નીચા આંશિક દબાણવાળા વિસ્તાર તરફ ઉર્જાના વપરાશ વગર ગતિ કરતા હોવાથી,તેને સરળ પ્રસરણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) પ્રસરણ દર ફિકના પ્રસરણના નિયમ (Fick's Law of Diffusion) મુજબ ઘણા પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે.
$1$. વાયુઓની દ્રાવ્યતા: પ્રસરણ સ્તરમાં વાયુની દ્રાવ્યતા જેટલી વધારે હોય,તેટલો પ્રસરણ દર વધારે હોય છે.
$2$. પ્રસરણ સ્તરની જાડાઈ: પ્રસરણ દર એ પ્રસરણ સ્તરની જાડાઈના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. પાતળું સ્તર ઝડપી પ્રસરણ માટે અનુકૂળ છે.
$3$. દબાણ તફાવત: સ્તરની બંને બાજુએ રહેલા આંશિક દબાણનો તફાવત પ્રસરણ માટે મુખ્ય ચાલક બળ છે.
$4$. તાપમાન: સામાન્ય રીતે,તાપમાનમાં વધારો થવાથી અણુઓની ગતિજ ઉર્જા વધે છે,જેનાથી પ્રસરણ દર વધે છે.
આમ,આપેલા તમામ પરિબળો પ્રસરણ દરને અસર કરે છે.

(B) માનવ શ્વસનતંત્રમાં,વાયુકોષ્ઠો સુધી પહોંચતા અશુદ્ધ રુધિરમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ આશરે $45\, mm\, Hg$ હોય છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં વાયુઓના વિનિમય પછી,રુધિર શુદ્ધ થાય છે અને $pCO_2$ ઘટીને આશરે $40\, mm\, Hg$ થઈ જાય છે.
તેથી,બિંદુ $P$ (અશુદ્ધ રુધિર) પર,$pCO_2 = 45\, mm\, Hg$ અને બિંદુ $Q$ (શુદ્ધ રુધિર) પર,$pCO_2 = 40\, mm\, Hg$ હોય છે.

(C) વાયુઓ ($O_2$ અને $CO_2$) નો વિનિમય દબાણના તફાવત (ઢોળાંશ) ને આધારે સાદા પ્રસરણ દ્વારા થાય છે.
$1$. $O_2$ માટે,વાયુકોષ્ઠોમાં આંશિક દબાણ $(104 \ mmHg)$ એ ઓક્સિજનવિહીન રુધિર $(40 \ mmHg)$ કરતા વધારે હોય છે,જે ફેફસાંથી પેશીઓ તરફ ઢોળાંશ બનાવે છે.
$2$. $CO_2$ માટે,પેશીઓમાં આંશિક દબાણ $(45 \ mmHg)$ એ રુધિર $(40 \ mmHg)$ અને વાયુકોષ્ઠો $(40 \ mmHg)$ કરતા વધારે હોય છે,જે પેશીઓથી ફેફસાં તરફ ઢોળાંશ બનાવે છે.
$3$. તેથી,$CO_2$ માટે સાંદ્રતા ઢોળાંશ પેશીથી ફેફસાં તરફ અને $O_2$ માટે ફેફસાંથી પેશી તરફ હોય છે.

(A) વાયુઓની દ્રાવ્યતા એ વાયુકોષ્ઠીય પટલ દ્વારા વાયુઓના વિનિમયમાં એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે.
માનવ શ્વસનતંત્રમાં વાયુ વિનિમયના સિદ્ધાંતો મુજબ,$CO_2$ ની દ્રાવ્યતા $O_2$ કરતા $20-25$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ઊંચી દ્રાવ્યતાને કારણે,સમાન આંશિક દબાણના તફાવત માટે $CO_2$ એ $O_2$ ની સરખામણીમાં પ્રસરણ પટલમાંથી ખૂબ જ ઝડપથી પ્રસરણ પામે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(D) પ્રસરણ સપાટી મુખ્યત્વે ત્રણ સ્તરોની બનેલી હોય છે:
$1$. વાયુકોષ્ઠનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ.
$2$. વાયુકોષ્ઠની કેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ (Endothelium).
$3$. તેમની વચ્ચે આવેલું આધારદ્રવ્ય (આધારકલા).
જ્યારે $O_2$ વાયુકોષ્ઠમાંથી રુધિરમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે સૌ પ્રથમ વાયુકોષ્ઠના અધિચ્છદમાંથી,ત્યારબાદ આધારદ્રવ્યમાંથી અને અંતે કેશિકાના અંતઃચ્છદમાંથી પસાર થાય છે. તેથી,સાચો ક્રમ: વાયુકોષ્ઠનું અધિચ્છદ $\rightarrow$ આધારદ્રવ્ય $\rightarrow$ કેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ છે.

(D) પ્રસરણ સપાટી મુખ્યત્વે ત્રણ સ્તરોની બનેલી હોય છે: વાયુકોષ્ઠોનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ,વાયુકોષ્ઠીય રુધિરકેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ અને તેમની વચ્ચે આવેલું આધારક દ્રવ્ય.
આ સ્તરો અત્યંત પાતળા હોય છે અને પ્રસરણ સપાટીની કુલ જાડાઈ એક મિલિમીટર $(< 1 \text{ mm})$ કરતા ઘણી ઓછી હોય છે.
આ અતિ અલ્પ જાડાઈ વાયુઓના ($O_2$ અને $CO_2$) સપાટી પરથી કાર્યક્ષમ પ્રસરણ માટે ખૂબ જ આવશ્યક છે.

(B) વિવિધ સ્થાનો પર શ્વસન વાયુઓનું આંશિક દબાણ નીચે મુજબ છે:
$1$. વાયુકોષ્ઠો: $PO_2 = 104 \ mmHg$ અને $PCO_2 = 40 \ mmHg$.
$2$. ઓક્સિજનવિહીન રુધિર: $PO_2 = 40 \ mmHg$ અને $PCO_2 = 45 \ mmHg$.
$3$. વાતાવરણીય હવા: $PO_2 = 159 \ mmHg$ અને $PCO_2 = 0.3 \ mmHg$.
$4$. પેશી: $PO_2 = 40 \ mmHg$ અને $PCO_2 = 45 \ mmHg$.
આપેલા મૂલ્યોને જોડતા:
- $A$ (વાયુકોષ્ઠો) $iii$ $(104 \ mmHg \ PO_2)$ સાથે જોડાય છે.
- $B$ (ઓક્સિજનવિહીન રુધિર) $iv$ $(40 \ mmHg \ PO_2)$ સાથે જોડાય છે.
- $C$ (વાતાવરણીય હવા) $i$ $(0.3 \ mmHg \ PCO_2)$ સાથે જોડાય છે.
- $D$ (પેશી) $ii$ $(45 \ mmHg \ PCO_2)$ સાથે જોડાય છે.
તેથી,સાચી જોડ $A-iii, B-iv, C-i, D-ii$ છે.

(D) શ્વસન પટલ દ્વારા વાયુઓના પ્રસરણનો દર 'ફિકના પ્રસરણના નિયમ' $(Fick's \text{ Law of Diffusion})$ દ્વારા નક્કી થાય છે.
આ દરને અસર કરતા પરિબળો નીચે મુજબ છે:
$1$. વાયુની દ્રાવ્યતા: વધુ દ્રાવ્યતા ધરાવતા વાયુઓ ($CO_2$ જેવા) ઓછા દ્રાવ્ય વાયુઓ ($O_2$ જેવા) કરતા વધુ ઝડપથી પ્રસરણ પામે છે.
$2$. આંશિક દબાણનો તફાવત: વાયુકોષ્ઠો અને રુધિર વચ્ચેના આંશિક દબાણનો તફાવત પ્રસરણને પ્રેરે છે.
$3$. શ્વસન પટલની જાડાઈ: પટલ જેટલું પાતળું હોય, તેટલો પ્રસરણનો દર વધુ હોય છે.
આ તમામ પરિબળો પ્રસરણના દરને અસર કરતા હોવાથી, સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) શ્વસન પટલ દ્વારા વાયુઓના પ્રસરણની પ્રક્રિયામાં વાયુઓની દ્રાવ્યતા એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે.
ફિકના પ્રસરણના નિયમ મુજબ,પ્રસરણનો દર વાયુની દ્રાવ્યતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
પ્રાયોગિક માહિતી દર્શાવે છે કે $CO_2$ ની દ્રાવ્યતા $O_2$ કરતા $20-25$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ઉચ્ચ દ્રાવ્યતાને કારણે,$CO_2$ શ્વસન પટલમાંથી $O_2$ ની તુલનામાં ખૂબ જ ઝડપથી પ્રસરણ પામે છે,ભલે તેનું આંશિક દબાણનું તફાવત ઓછું હોય.

(D) પ્રસરણ પટલ એ એવી રચના છે જેના દ્વારા ફેફસાંમાં વાયુઓની આપ-લે થાય છે. તે ત્રણ મુખ્ય સ્તરોનું બનેલું છે:
$1$. વાયુકોષ્ઠોનું પાતળું લાદીસમ અધિચ્છદ.
$2$. વાયુકોષ્ઠીય રુધિરકેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ.
$3$. તેમની વચ્ચે આવેલું આધારક દ્રવ્ય (આધારક પટલ).
ઓક્સિજન વાયુકોષ્ઠોમાંથી રુધિરમાં અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ રુધિરમાંથી વાયુકોષ્ઠોમાં આ પટલ દ્વારા પ્રસરણ પામે છે. આ પટલની કુલ જાડાઈ એક મિલીમીટર કરતાં ઘણી ઓછી હોય છે. તેથી,આપેલા તમામ વિધાનો સાચા છે.

(D) વિધાન $I$ ખોટું છે કારણ કે શ્વસન પટલ ત્રણ સ્તરોનું બનેલું છે: વાયુકોષ્ઠોનું લાદીસમ અધિચ્છદ,વાયુકોષ્ઠીય રુધિરકેશિકાઓનું અંતઃચ્છદ અને તેમની વચ્ચે આવેલું આધારક દ્રવ્ય. વધુમાં,આ સ્તરો પાતળી આધારકલા પર ગોઠવાયેલા હોય છે,જાડી આધારકલા પર નહીં.
વિધાન $II$ ખોટું છે કારણ કે શ્વસન વાયુઓનું પ્રસરણ હંમેશા વધુ આંશિક દબાણ ધરાવતા વિસ્તારથી ઓછા આંશિક દબાણ ધરાવતા વિસ્તાર તરફ થાય છે,જે સાંદ્રતા ઢાળને અનુસરે છે.

(C) બાહ્ય શ્વસનની પ્રક્રિયામાં,વાતાવરણીય (શ્વાસમાં લેવાયેલી) હવામાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ આશરે $0.3 \ mm \ Hg$ હોય છે.
આ ઓછું આંશિક દબાણ રુધિરમાંથી (જ્યાં $pCO_2$ $45 \ mm \ Hg$ હોય છે) વાયુકોષ્ઠોમાં (જ્યાં $pCO_2$ $40 \ mm \ Hg$ હોય છે) $CO_2$ ના પ્રસરણને મંજૂરી આપે છે અને ત્યારબાદ ઉચ્છવાસ દ્વારા શરીરની બહાર નીકળે છે.

(B) લોહી અને પેશીઓ વચ્ચે વાયુઓનો વિનિમય દૈહિક રુધિરકેશિકાઓ દ્વારા થાય છે.
ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર દૈહિક ધમનીઓ દ્વારા પેશીઓ સુધી પહોંચે છે,જે રુધિરકેશિકાઓના જાળામાં વિભાજિત થાય છે.
પેશી કોષોમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ રુધિરકેશિકાઓના રુધિર કરતા ઓછું હોવાથી,ઓક્સિજન ઓક્સિહેમોગ્લોબિનમાંથી મુક્ત થાય છે અને પેશીઓમાં પ્રસરણ પામે છે.
તેથી,લોહીમાંથી પેશી કોષોમાં ઓક્સિજનનો મહત્તમ વિનિમય પેશી કોષોની આસપાસની રુધિરકેશિકાઓમાં થાય છે.