Exchange of gases Questions in Hindi

(D) स्थलीय पौधों में गैसीय विनिमय मुख्य रूप से पत्तियों पर मौजूद रंध्रों के माध्यम से होता है।
हालाँकि,जलमग्न जलोद्भिदों में,पूरा पौधा शरीर पानी के भीतर रहता है।
इन पौधों में रंध्रों का अभाव होता है क्योंकि वे सीधे वायुमंडल के संपर्क में नहीं होते हैं।
इसके बजाय,वे विसरण (diffusion) की प्रक्रिया द्वारा अपनी कोशिकाओं की सामान्य सतह के माध्यम से आसपास के पानी से घुली हुई गैसों को अवशोषित करते हैं।

(D) खरगोश जैसे स्तनधारियों में,गैसीय विनिमय का प्राथमिक स्थल वायुकोष (alveoli) होता है,जहाँ ऑक्सीजन रक्त में प्रवेश करती है और कार्बन डाइऑक्साइड बाहर निकलती है।
इसके अतिरिक्त,गैसीय विनिमय शरीर के ऊतकों के स्तर पर भी होता है,जहाँ ऑक्सीजन कोशिकाओं तक पहुँचाई जाती है और कार्बन डाइऑक्साइड उनसे एकत्र की जाती है।
इसलिए,गैसीय विनिमय के लिए सही स्थान वायुकोष और ऊतक हैं।

(D) स्तनधारियों में,श्वसन तंत्र गैसों के कुशल आदान-प्रदान के लिए डिज़ाइन किया गया है।
हवा श्वास नली,श्वसनी और श्वसिकाओं से होकर गुजरती है,जो चालन क्षेत्र के रूप में कार्य करते हैं।
गैसों $(O_2 \text{ और } CO_2)$ का वास्तविक आदान-प्रदान कूपिकाओं (Alveoli) की श्वसन झिल्ली के पार सरल विसरण द्वारा होता है।
कूपिकाएं पतली दीवार वाली,थैली जैसी संरचनाएं होती हैं जो केशिकाओं के घने जाल से घिरी होती हैं,जो गैस विनिमय के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र प्रदान करती हैं।

(B) फेफड़ों में गैसों के विनिमय के कारण कूपिकीय वायु का संगठन वायुमंडलीय वायु से भिन्न होता है।
वायुमंडलीय वायु में लगभग $21\%$ ऑक्सीजन होती है,जबकि कूपिकीय वायु में लगभग $14\%$ से $16\%$ ऑक्सीजन होती है।
इसलिए,कूपिकाओं में ऑक्सीजन की सांद्रता के लिए $16\%$ मानक स्वीकृत मान है।

(A) फेफड़ों की विसरण झिल्ली तीन परतों से बनी होती है: कूपिकाओं (alveoli) की पतली शल्की उपकला,कूपिका केशिकाओं का अंतःस्तर (endothelium),और उनके बीच का आधार पदार्थ।
इसलिए,कूपिकाओं में मौजूद हवा केशिकाओं के रक्त से कूपिकाओं की शल्की उपकला और रक्त वाहिका के अंतःस्तर द्वारा अलग होती है।

(B) फेफड़ों के वायुकोषों में गैसों का विनिमय सरल विसरण (simple diffusion) द्वारा होता है।
ऑक्सीजन वायुकोष की हवा से रक्त में जाती है,जबकि $CO_2$ रक्त से वायुकोष की हवा में जाती है।
यह प्रक्रिया श्वसन झिल्ली के आर-पार गैसों के आंशिक दबाव (partial pressure) के अंतर के कारण होती है।

(C) वायुमंडलीय हवा में लगभग $21\%$ ${O_2}$ होता है।
श्वसन की प्रक्रिया के दौरान,शरीर कोशिकीय चयापचय के लिए इस ऑक्सीजन का एक हिस्सा उपयोग करता है।
परिणामस्वरूप,उच्छ्वसित वायु (बाहर निकाली गई हवा) में अंदर ली गई हवा की तुलना में ${O_2}$ की सांद्रता कम होती है।
आमतौर पर,उच्छ्वसित वायु में आयतन के अनुसार लगभग $15-16\%$ ${O_2}$ होता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(D) एक कुशल श्वसन सतह को गैसों के तीव्र विसरण (diffusion) की सुविधा प्रदान करनी चाहिए। फिक के विसरण नियम (Fick's Law of Diffusion) के अनुसार,विसरण की दर झिल्ली की मोटाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसलिए,गैसों के कुशल विनिमय के लिए झिल्ली का पतला होना अनिवार्य है। हालांकि नमी,बड़ा सतह क्षेत्र और समृद्ध रक्त आपूर्ति भी महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं,लेकिन विसरण प्रक्रिया के प्रभावी ढंग से होने के लिए झिल्ली का पतला होना एक अत्यंत महत्वपूर्ण भौतिक आवश्यकता है।

(B) गैसों का विनिमय $O_2$ और $CO_2$ के आंशिक दाब प्रवणता (partial pressure gradient) के कारण होता है।
फेफड़ों में,ऑक्सीजन का आंशिक दाब $(pO_2)$ उच्च होता है,जो ऑक्सीहीमोग्लोबिन बनाने के लिए हीमोग्लोबिन के साथ $O_2$ के बंधन को बढ़ावा देता है।
जैसे ही रक्त ऊतकों तक पहुँचता है,ऊतकों में $pO_2$ रक्त की तुलना में काफी कम होता है क्योंकि ऊतक कोशिकीय श्वसन के लिए लगातार $O_2$ का उपभोग करते हैं।
ऊतकों में इस कम $pO_2$ के कारण,$O_2$ के लिए हीमोग्लोबिन की आत्मीयता (affinity) कम हो जाती है,जिससे ऑक्सीहीमोग्लोबिन का वियोजन होता है और यह ऊतकों में $O_2$ मुक्त कर देता है।

(B) ऊतकों और रक्त के बीच $O_2$ और $CO_2$ जैसी गैसों का आदान-प्रदान मुख्य रूप से साधारण विसरण (diffusion) की प्रक्रिया द्वारा होता है।
विसरण आंशिक दबाव प्रवणता (partial pressure gradient) द्वारा संचालित होता है।
चयापचय रूप से सक्रिय ऊतकों में,कोशिकीय श्वसन के परिणामस्वरूप उप-उत्पाद के रूप में $CO_2$ उत्पन्न होता है,जिससे रक्त की तुलना में ऊतकों में $CO_2$ का आंशिक दबाव $(pCO_2)$ अधिक हो जाता है।
इसके विपरीत,ऊतकों तक पहुँचने वाले रक्त में $pCO_2$ कम होता है।
इस सांद्रता प्रवणता के कारण,$CO_2$ उच्च आंशिक दबाव वाले क्षेत्र (ऊतकों) से कम आंशिक दबाव वाले क्षेत्र (रक्त) की ओर तब तक गति करता है जब तक कि संतुलन स्थापित न हो जाए।

(A) वायुमंडलीय (अंतःश्वसित) वायु में $CO_2$ की सांद्रता लगभग $0.04\%$ होती है।
कूपिका वायु में $CO_2$ का आंशिक दाब $(pCO_2)$ लगभग $40 \ mmHg$ होता है।
उच्छ्वसित वायु,कूपिका वायु और डेड स्पेस की वायु का मिश्रण होती है (जो वायुमंडलीय वायु के समान होती है)।
इसलिए,कूपिका वायु में $CO_2$ की सांद्रता उच्छ्वसित वायु की तुलना में अधिक होती है क्योंकि उच्छ्वसन के दौरान कूपिका वायु,एनाटॉमिकल डेड स्पेस की वायु द्वारा तनु (dilute) हो जाती है।

(C) अधिक ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है,जिससे ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(pO_2)$ कम हो जाता है।
सांस में ली जाने वाली हवा में कम $pO_2$ के कारण,फेफड़ों में रक्त में ऑक्सीजन का प्रसार कम हो जाता है।
इसके परिणामस्वरूप हाइपोक्सिया (ऊतकों को ऑक्सीजन की कम आपूर्ति) होती है,जो पर्वतीय बीमारी के लक्षणों जैसे मतली,थकान और दिल की धड़कन बढ़ने के रूप में प्रकट होती है।
हवा में ऑक्सीजन का अनुपात लगभग $21\%$ स्थिर रहता है,लेकिन कम वायुमंडलीय दबाव के कारण ऑक्सीजन का रक्तप्रवाह में प्रवेश करना कठिन हो जाता है।

(B) सही उत्तर $B$ है। स्तनधारी फेफड़ों में,प्रत्येक कूपिकीय वाहिनी एक मार्ग में समाप्त होती है जिसे एट्रियम कहा जाता है,जो कई गोलाकार कूपिकीय थैलियों में खुलती है। प्रत्येक कूपिकीय थैली बड़ी संख्या में सूक्ष्म कूपिकाओं (alveoli) से ढकी होती है। कूपिकाओं की उपस्थिति गैसों ($O_2$ और $CO_2$) के विसरण के लिए उपलब्ध पृष्ठीय क्षेत्रफल को काफी बढ़ा देती है,जो कुशल श्वसन के लिए आवश्यक है।

(B) फेफड़ों में प्रवेश करने वाला रक्त (फुफ्फुसीय धमनी के माध्यम से) विऑक्सीजनित होता है,जिसका अर्थ है कि इसमें $CO_2$ की सांद्रता अधिक और $O_2$ की सांद्रता कम होती है।
फेफड़ों के कूपिकाओं (alveoli) में विसरण (diffusion) के माध्यम से गैसों का आदान-प्रदान होता है।
ऑक्सीजन कूपिकाओं से रक्त में विसरित होती है और कार्बन डाइऑक्साइड रक्त से कूपिकाओं में विसरित होती है।
इसलिए,फेफड़ों से बाहर निकलने वाला रक्त (फुफ्फुसीय शिरा के माध्यम से) ऑक्सीजनित होता है,जिसका अर्थ है कि इसमें फेफड़ों में प्रवेश करने वाले रक्त की तुलना में ऑक्सीजन की मात्रा अधिक होती है।

(A) श्वसन की प्रक्रिया के दौरान,हृदय से विऑक्सीजनित (अशुद्ध) रक्त फुफ्फुसीय धमनी के माध्यम से फेफड़ों में पंप किया जाता है।
फेफड़ों में,गैसों का आदान-प्रदान वायुकोषों (alveoli) के स्तर पर होता है।
ऑक्सीजन वायुकोषों से रक्त में विसरित होती है,जबकि कार्बन डाइऑक्साइड रक्त से वायुकोषों में विसरित होती है।
परिणामस्वरूप,फेफड़ों से फुफ्फुसीय शिराओं के माध्यम से बाहर निकलने वाला रक्त ऑक्सीजनेटेड होता है,जिसका अर्थ है कि यह ऑक्सीजन से समृद्ध होता है।

(B) अधिक ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है,जिससे ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(pO_2)$ कम हो जाता है।
इसके परिणामस्वरूप ऊतकों में हाइपोक्सिया (ऑक्सीजन की कम उपलब्धता) हो जाती है।
इस कम ऑक्सीजन आपूर्ति की भरपाई के लिए,शरीर गुर्दों को 'एरिथ्रोपोइटिन' हार्मोन छोड़ने के लिए उत्तेजित करता है।
एरिथ्रोपोइटिन अस्थि मज्जा को $RBC$ का उत्पादन बढ़ाने के लिए प्रेरित करता है,जिससे रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता बढ़ जाती है।

(D) पादप पत्ती की निचली सतह पर स्थित रंध्र वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी की हानि को कम करते हुए गैस विनिमय को अधिक कुशलता से सुगम बनाते हैं। यह अनुकूलन रंध्रों को सीधी धूप से बचाता है,जो अन्यथा वाष्पीकरण की दर को बढ़ा सकता है।

(B) कूपिकाएं (alveoli) फेफड़ों में गैस विनिमय के प्राथमिक स्थल हैं।
ये संख्या में बहुत अधिक और गोलाकार होती हैं,जो गैसों ($O_2$ और $CO_2$) के विसरण के लिए उपलब्ध कुल सतह क्षेत्र को काफी बढ़ा देती हैं।
विसरण के फिक के नियम के अनुसार,गैस विनिमय की दर झिल्ली के सतह क्षेत्र के सीधे आनुपातिक होती है।
इसलिए,बड़ी संख्या में कूपिकाएं रक्त और वातावरण के बीच गैसों के कुशल और तीव्र विनिमय को सुनिश्चित करती हैं।

(D) मानव श्वसन में गैसों के आंशिक दबाव इस प्रकार हैं:
$1$. कूपिक वायु: $pO_2 = 104 \, mm \, Hg$ और $pCO_2 = 40 \, mm \, Hg$।
$2$. डीऑक्सीजनेटेड रक्त: $pO_2 = 40 \, mm \, Hg$ और $pCO_2 = 45 \, mm \, Hg$।
$3$. ऑक्सीजनेटेड रक्त: $pO_2 = 95 \, mm \, Hg$ और $pCO_2 = 40 \, mm \, Hg$।
इन मानों की तुलना करने पर,विकल्प $D$ में कहा गया है कि डीऑक्सीजनेटेड रक्त में $CO_2$ का आंशिक दबाव $95 \, mm \, Hg$ है,जो गलत है क्योंकि यह वास्तव में $45 \, mm \, Hg$ होता है।

(C) मानव श्वसन तंत्र में गैसों का आंशिक दबाव इस प्रकार है:
$1$. कूपिका (Alveoli) में: $PO_2 = 104 \, mm \, Hg$ और $PCO_2 = 40 \, mm \, Hg$ होता है।
$2$. विऑक्सीजनित रक्त (फेफड़ों की ओर जाने वाला) में: $PO_2 = 40 \, mm \, Hg$ और $PCO_2 = 45 \, mm \, Hg$ होता है।
$3$. ऑक्सीजनित रक्त (फेफड़ों से बाहर आने वाला) में: $PO_2 = 95 \, mm \, Hg$ और $PCO_2 = 40 \, mm \, Hg$ होता है।
$4$. ऊतकों में: $PO_2 = 40 \, mm \, Hg$ और $PCO_2 = 45 \, mm \, Hg$ होता है।
इन मानों की तुलना दिए गए विकल्पों से करने पर,विकल्प $C$ कूपिका $(PO_2 = 104 \, mm \, Hg)$,विऑक्सीजनित रक्त $(PCO_2 = 45 \, mm \, Hg)$ और ऊतकों $(PO_2 = 40 \, mm \, Hg)$ के लिए सही मानों को दर्शाता है।

(C) फेफड़ों के वायुकोषों में गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का आदान-प्रदान मुख्य रूप से साधारण विसरण (simple diffusion) की प्रक्रिया द्वारा होता है।
यह प्रक्रिया गैसों के आंशिक दबाव (partial pressure) के अंतर के कारण होती है।
ऑक्सीजन वायुकोषों से (उच्च आंशिक दबाव) रक्त में (निम्न आंशिक दबाव) जाती है,जबकि कार्बन डाइऑक्साइड रक्त से (उच्च आंशिक दबाव) वायुकोषों में (निम्न आंशिक दबाव) श्वसन झिल्ली के माध्यम से विसरित होती है।

(A) सामान्य शारीरिक स्थितियों में,प्रत्येक $100 \, mL$ ऑक्सीजनयुक्त रक्त ऊतकों को लगभग $5 \, mL$ $O_2$ पहुँचा सकता है।
इसके विपरीत,प्रत्येक $100 \, mL$ विऑक्सीजनित रक्त एल्वियोली को उत्सर्जन के लिए लगभग $4 \, mL$ $CO_2$ पहुँचाता है।
अतः,सही उत्तर $4 \, mL$ $CO_2$ है।

(A) $RBC$ और रक्त प्लाज्मा के बीच बाइकार्बोनेट $(HCO_3^-)$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयनों के आदान-प्रदान को क्लोराइड शिफ्ट या हैमबर्गर घटना के रूप में जाना जाता है।
जब $CO_2$,$RBC$ में प्रवेश करती है,तो यह पानी के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बोनिक एसिड बनाती है,जो $H^+$ और $HCO_3^-$ में टूट जाता है। विद्युत तटस्थता बनाए रखने के लिए,$HCO_3^-$ आयन प्लाज्मा में बाहर निकलते हैं और इसके बदले में $Cl^-$ आयन प्लाज्मा से $RBC$ में प्रवेश करते हैं।

(B) फेफड़ों की ओर बहने वाला रक्त विऑक्सीजनित (deoxygenated) रक्त होता है,जो फुफ्फुसीय धमनियों (pulmonary arteries) द्वारा ले जाया जाता है। फेफड़ों से दूर जाने वाला रक्त ऑक्सीजनित (oxygenated) रक्त होता है जो फुफ्फुसीय शिराओं (pulmonary veins) द्वारा प्रवाहित होता है। विऑक्सीजनित रक्त में ऑक्सीजनित रक्त की तुलना में $CO_2$ की सांद्रता अधिक और $O_2$ की सांद्रता कम होती है। इसलिए,फेफड़ों की ओर बहने वाले रक्त में $CO_2$ अधिक होता है।

(A) श्वसन तंत्र में गैसों के विनिमय के लिए गैसों का आंशिक दाब अत्यंत महत्वपूर्ण है।
वायुकोष्ठकों में ऑक्सीजन का आंशिक दाब $(pO_2)$ लगभग $104\; mm\; Hg$ होता है।
वायुकोष्ठकों की हवा में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दाब $(pCO_2)$ लगभग $40\; mm\; Hg$ होता है।
यह प्रवणता $CO_2$ को रक्त (जहाँ $pCO_2 = 45\; mm\; Hg$ होता है) से वायुकोष्ठकों में विसरित होने में मदद करती है,जिससे इसे बाहर निकाला जा सके।

(D) कूपिका झिल्ली के पार गैसों का विसरण कई कारकों द्वारा प्रभावित होता है:
$1$. गैसों की घुलनशीलता: उच्च घुलनशीलता वाली गैसें (जैसे $CO_2$) कम घुलनशीलता वाली गैसों (जैसे $O_2$) की तुलना में तेजी से विसरित होती हैं।
$2$. झिल्ली की मोटाई: विसरण झिल्ली तीन परतों से बनी होती है (कूपिकाओं का पतला शल्की उपकला,कूपिका केशिकाओं का अंतःस्तर और उनके बीच का आधारभूत पदार्थ)। इसकी कुल मोटाई एक मिलीमीटर से बहुत कम होती है,जो विसरण को सुगम बनाती है।
$3$. दबाव प्रवणता: विसरण झिल्ली के पार $O_2$ और $CO_2$ की आंशिक दबाव प्रवणता गैसों के विनिमय के लिए मुख्य प्रेरक बल है।
अतः,ये सभी कारक गैसों के विसरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

(C) अधिक ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है।
परिणामस्वरूप,समुद्र तल की तुलना में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(pO_2)$ भी काफी कम हो जाता है।
इस कम $pO_2$ के कारण,रक्त में ऑक्सीजन का विसरण कम प्रभावी हो जाता है,जिससे हाइपोक्सिया (ऊतकों में ऑक्सीजन की कमी) हो जाती है।
इसके कारण पर्वतारोहियों को चक्कर आना,जी मिचलाना और थकान जैसी समस्याएं होती हैं।
ध्यान दें कि हवा में ऑक्सीजन का प्रतिशत लगभग $21\%$ स्थिर रहता है,लेकिन कुल वायुमंडलीय दबाव कम होने के कारण ऑक्सीजन का आंशिक दबाव कम हो जाता है।

(D) बड़ी संख्या में वायुकोष्ठों की उपस्थिति गैसों के विनिमय के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र को काफी बढ़ा देती है। स्तनधारी फेफड़ों में,वायुकोष्ठीय नलिकाएं कई वायुकोष्ठों में खुलती हैं,जो गैस विनिमय के प्राथमिक स्थल हैं। यह संरचनात्मक व्यवस्था हवा और फुफ्फुसीय केशिकाओं के बीच संपर्क क्षेत्र को अधिकतम करके,अवशिष्ट वायु सहित बड़ी मात्रा में हवा के विनिमय के लिए एक कुशल तंत्र सुनिश्चित करती है।

(B) फेफड़ों में विसरण झिल्ली,जो गैसों ($O_2$ और $CO_2$) के आदान-प्रदान की सुविधा प्रदान करती है,तीन मुख्य परतों से बनी होती है:
$1$. कूपिकाओं (alveoli) की पतली शल्की उपकला।
$2$. कूपिकीय केशिकाओं का अंतःस्तर (endothelium)।
$3$. उनके बीच स्थित आधार झिल्ली (basement membrane)।
अतः,सही संरचना कूपिकाओं की शल्की उपकला और रक्त केशिकाओं का अंतःस्तर है।

(A) फेफड़ों के कूपिकाओं और रक्त के बीच,तथा रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ जैसी गैसों का आदान-प्रदान मुख्य रूप से साधारण विसरण की प्रक्रिया द्वारा होता है।
विसरण इन गैसों के आंशिक दबाव प्रवणता (partial pressure gradients) द्वारा संचालित होता है।
चूंकि कूपिकाओं में $O_2$ का आंशिक दबाव रक्त की तुलना में अधिक होता है,और रक्त में ऊतकों की तुलना में अधिक होता है,इसलिए $O_2$ विसरण के माध्यम से फेफड़ों से ऊतकों तक जाती है।

(A) वायुकोशीय झिल्ली (alveolar membrane) के पार गैस की विसरण क्षमता उसकी घुलनशीलता और झिल्ली की मोटाई पर निर्भर करती है।
फिक के विसरण नियम के अनुसार,विसरण की दर गैस की घुलनशीलता के सीधे आनुपातिक होती है।
रक्त में $CO_2$ की घुलनशीलता $O_2$ की तुलना में $20-25$ गुना अधिक होती है।
इसलिए,प्रति इकाई आंशिक दबाव अंतर पर विसरण झिल्ली के माध्यम से विसरित होने वाली $CO_2$ की मात्रा $O_2$ की तुलना में बहुत अधिक होती है।

(A) फेफड़ों में $O_2$ और $CO_2$ जैसी गैसों का विनिमय एल्वियोलर झिल्ली के माध्यम से होता है। यह प्रक्रिया आंशिक दबाव के अंतर (partial pressure gradients) द्वारा संचालित होती है। चूंकि गैसें बिना किसी ऊर्जा के व्यय के उच्च आंशिक दबाव वाले क्षेत्र से निम्न आंशिक दबाव वाले क्षेत्र की ओर गति करती हैं,इसलिए इस प्रक्रिया को साधारण विसरण (simple diffusion) कहा जाता है। अतः,फेफड़ों में गैस विनिमय के लिए साधारण विसरण ही मुख्य प्रक्रिया है।

(C) खरगोश जैसे स्तनधारियों में,श्वसन तंत्र नलियों के एक शाखित नेटवर्क से बना होता है। गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का आदान-प्रदान विशेष रूप से श्वसन सतह पर होता है। वायुकोष्ठीय नलिकाएं (alveolar ducts) और वायुकोष्ठ (alveoli) श्वसन वृक्ष के अंतिम भाग होते हैं जहाँ रक्त-वायु अवरोध इतना पतला होता है कि गैसों का विसरण आसानी से हो सके। इसलिए,गैसों का आदान-प्रदान वायुकोष्ठीय नलिका और वायुकोष्ठ में होता है।

(C) मानव श्वसन तंत्र में,गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का आदान-प्रदान मुख्य रूप से $Alveoli$ (वायुकोष्ठ) में होता है।
ये श्वसन नली के अंत में स्थित छोटी,गुब्बारे जैसी संरचनाएं होती हैं जहाँ रक्त केशिकाएं हवा के निकट संपर्क में होती हैं,जिससे श्वसन झिल्ली के पार गैसों का कुशल विसरण संभव हो पाता है।

(B) वायुमंडलीय हवा (अंतःश्वसन वाली हवा) में लगभग $21\%$ ऑक्सीजन,$0.04\%$ कार्बन डाइऑक्साइड और $78\%$ नाइट्रोजन होती है।
श्वसन की प्रक्रिया के दौरान,कोशिकीय श्वसन के लिए शरीर की कोशिकाओं द्वारा ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है और उप-उत्पाद के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है।
उच्छ्वास (बाहर निकाली गई हवा) में लगभग $16\%$ ऑक्सीजन,$4\%$ कार्बन डाइऑक्साइड और $79\%$ नाइट्रोजन होती है।
अतः,उच्छ्वास वाली हवा में ऑक्सीजन का सही प्रतिशत $16\%$ है।

(C) बाह्य श्वसन,जिसे फुफ्फुसीय गैस विनिमय के रूप में भी जाना जाता है,वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कूपिकाओं (alveoli) से ऑक्सीजन रक्त में ली जाती है और रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड कूपिकाओं में छोड़ी जाती है।
यह आदान-प्रदान कूपिका की हवा और फुफ्फुसीय केशिकाओं (रक्त) के बीच श्वसन झिल्ली के माध्यम से होता है।
इसके विपरीत,आंतरिक श्वसन रक्त और ऊतक कोशिकाओं/द्रव के बीच गैसों के आदान-प्रदान को संदर्भित करता है।

(B) वायुकोषों (alveoli) में ऑक्सीजन का आंशिक दाब $(pO_2)$ लगभग $104 \ mm \ Hg$ होता है।
इसके विपरीत,विऑक्सीजनित रक्त में $pO_2$ $40 \ mm \ Hg$ और ऑक्सीजनित रक्त में $95 \ mm \ Hg$ होता है।
चूंकि वायुकोषों में ऑक्सीजन का आंशिक दाब रक्त की तुलना में अधिक होता है,इसलिए ऑक्सीजन वायुकोषों से रक्त में विसरित हो जाती है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) दी गई आकृति में,$A$ कूपिका गुहा (alveolar cavity) को दर्शाता है,जो कूपिकाओं में मौजूद हवा और फुफ्फुसीय केशिकाओं में मौजूद रक्त के बीच श्वसन गैसों ($O_2$ और $CO_2$) के आदान-प्रदान का प्राथमिक स्थल है।
$B$ लाल रक्त कोशिकाओं (erythrocytes) को दर्शाता है,जो मुख्य रूप से $O_2$ और $CO_2$ के परिवहन में शामिल होती हैं।
$C$ केशिका के धमनीय सिरे को दर्शाता है।
$D$ केशिका की भित्ति को दर्शाता है।
अतः,सही पहचान $A$: कूपिका गुहा - श्वसन गैसों के आदान-प्रदान का मुख्य स्थल है।

(C) : अधिक ऊंचाई पर,हवा का संघटन समुद्र तल के समान ही रहता है,लेकिन हवा का घनत्व (बैरोमेट्रिक दबाव) धीरे-धीरे कम हो जाता है,जिसके कारण धमनी $pO_2$ भी कम हो जाता है (हाइपोक्सिमिया)।
अधिक ऊंचाई जटिल स्थितियां प्रस्तुत करती है जिसके प्रति मानव शरीर को अनुकूलित होना पड़ता है।
अधिक ऊंचाई पर रहने वाले व्यक्ति के रक्त के प्रति इकाई आयतन में लाल रक्त कोशिकाओं की संख्या अधिक होने की संभावना होती है।
यह अधिक ऊंचाई पर हवा के कम घनत्व के प्रति प्रतिक्रिया है।
कम $pO_2$ (ऑक्सीजन का आंशिक दबाव) वाली विरल हवा से $O_2$ को अवशोषित करने के लिए अधिक लाल रक्त कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

(B) फेफड़ों में लाखों कूपिकाएं होती हैं,जो श्वसन वृक्ष के अंत में छोटी,गुब्बारे जैसी संरचनाएं होती हैं।
ये कूपिकाएं हवा और रक्त के बीच गैसों ($O_2$ और $CO_2$) के विनिमय के लिए उपलब्ध कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल को काफी बढ़ा देती हैं।
विसरण के नियम के अनुसार,विसरण की दर उपलब्ध पृष्ठीय क्षेत्रफल के सीधे आनुपातिक होती है।
इसलिए,बड़ी संख्या में कूपिकाएं कुशल और तीव्र गैस विनिमय सुनिश्चित करती हैं,जो शरीर की चयापचय संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए आवश्यक है।

(B) मानव श्वसन तंत्र में,कूपिकाओं में गैसों का आंशिक दाब गैसों के विनिमय के लिए आवश्यक होता है।
मानक शारीरिक मूल्यों के अनुसार:
कूपिकाओं में ऑक्सीजन का आंशिक दाब $(pO_2)$ $104 \, mm \, Hg$ होता है।
कूपिकाओं में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दाब $(pCO_2)$ $40 \, mm \, Hg$ होता है।
अतः,सही मान $O_2 = 104 \, mm \, Hg$ और $CO_2 = 40 \, mm \, Hg$ हैं।

(B) मानव श्वसन तंत्र में,कूपिकाओं में गैसों का आंशिक दाब रक्त और फेफड़ों के बीच गैसों के विनिमय के लिए आवश्यक है।
- कूपिकाओं में ऑक्सीजन $(PO_2)$ का आंशिक दाब लगभग $104 \, mm \, Hg$ होता है।
- कूपिकाओं में कार्बन डाइऑक्साइड $(PCO_2)$ का आंशिक दाब लगभग $40 \, mm \, Hg$ होता है।
- ये मान एक सांद्रता प्रवणता (concentration gradient) बनाते हैं जो $O_2$ को रक्त में विसरित होने और $CO_2$ को रक्त से बाहर निकलकर कूपिकाओं में जाने की अनुमति देते हैं ताकि इसे उच्छ्वसन द्वारा बाहर निकाला जा सके।
- इसलिए,विकल्प $B$ सही उत्तर है।

(A) कूपिका-केशिका झिल्ली के दिए गए चित्र में:
$1$. $X$ रक्त केशिका को इंगित करता है,जिसमें लाल रक्त कोशिकाएं $(RBC)$ होती हैं।
$2$. $Y$ आधारक पदार्थ (बेसमेंट झिल्ली) को इंगित करता है जो कूपिका भित्ति को केशिका भित्ति से अलग करता है।
$3$. $Z$ कूपिका भित्ति के पतले शल्की उपकला (squamous epithelium) को इंगित करता है।
अतः,सही पहचान $X-$ रक्त केशिका,$Y-$ आधारक पदार्थ,$Z-$ कूपिका भित्ति है।

(A) $Alveoli$ (कूपिका) फेफड़ों में गैस विनिमय का प्राथमिक स्थान है।
ये पतली दीवार वाली,थैली जैसी संरचनाएं होती हैं जो रक्त केशिकाओं के घने जाल से घिरी होती हैं।
आंशिक दबाव के अंतर के कारण,ऑक्सीजन $Alveoli$ से रक्त में और कार्बन डाइऑक्साइड रक्त से $Alveoli$ में विसरित होती है।
$Trachea$ (श्वास नली) और $Bronchioles$ (श्वसनिकाएं) जैसी अन्य संरचनाएं हवा के संचालन के लिए मार्ग के रूप में कार्य करती हैं,लेकिन वे गैस विनिमय में भाग नहीं लेती हैं।

(A) श्वसन तंत्र के विभिन्न भागों में $CO_2$ का आंशिक दाब $(pCO_2)$ इस प्रकार है:
$1$. कूपिका: $pCO_2$ का मान $40 \ mm \ Hg$ होता है।
$2$. ऊतक: चयापचय क्रियाओं के कारण ऊतकों में $pCO_2$ का मान $45 \ mm \ Hg$ होता है।
$3$. ऑक्सीजन रहित रक्त ($O_2$ के बिना रक्त): इसमें $pCO_2$ का मान $45 \ mm \ Hg$ होता है।
$4$. ऑक्सीजन युक्त रक्त ($O_2$ के साथ रक्त): इसमें $pCO_2$ का मान $40 \ mm \ Hg$ होता है।
इन मानों का मिलान करने पर:
$(a)$ कूपिका - $(1)$ $40 \ mm \ Hg$
$(b)$ ऊतक - $(2)$ $45 \ mm \ Hg$
$(c)$ $O_2$ रहित रक्त - $(4)$ $45 \ mm \ Hg$
$(d)$ $O_2$ युक्त रक्त - $(3)$ $40 \ mm \ Hg$
अतः,सही क्रम $a-1, b-2, c-4, d-3$ है।

(A) कूपिकाओं के स्तर पर,ऑक्सीजन का आंशिक दाब $(PO_2)$ उच्च (लगभग $104 \ mmHg$) होता है,जो ऊतकों से आने वाले विऑक्सीजनित रक्त $(40 \ mmHg)$ की तुलना में अधिक है।
यह उच्च $PO_2$ कूपिकाओं से रक्त में ऑक्सीजन के विसरण को सुगम बनाता है।
इसके विपरीत,कूपिकाओं में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दाब $(PCO_2)$ कम $(40 \ mmHg)$ होता है,जो रक्त $(45 \ mmHg)$ की तुलना में कम है,जिससे $CO_2$ रक्त से कूपिकाओं में विसरित हो जाती है।
उच्च $PCO_2$,उच्च $H^+$ सांद्रता और उच्च तापमान ऊतकों की विशेषताएं हैं,जो हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन के वियोजन को बढ़ावा देती हैं (बोर प्रभाव)।

(D) मानव श्वसन तंत्र में,कूपिकाओं (alveoli) में ऑक्सीजन का आंशिक दाब $(PO_2)$ लगभग $104\, mmHg$ होता है।
कूपिकाओं में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दाब $(PCO_2)$ लगभग $40\, mmHg$ होता है।
ये मान कूपिकाओं से रक्त में ऑक्सीजन और रक्त से कूपिकाओं में कार्बन डाइऑक्साइड के विसरण (diffusion) को सुगम बनाते हैं।

(A) दिन के दौरान,जब प्रकाश संश्लेषण के लिए $CO_2$ के प्रवेश हेतु रंध्र खुले होते हैं,तो वाष्पोत्सर्जन के कारण पत्तियों से जल वाष्प भी बाहर निकलती है।
यद्यपि जल वाष्प और $CO_2$ के विसरण गुणांक अलग-अलग होते हैं,फिर भी जल वाष्प (पत्ती के अंदर से बाहर) और $CO_2$ (बाहर से अंदर) के लिए सांद्रता प्रवणता (concentration gradient) के कारण दोनों प्रक्रियाएं एक ही खुले रंध्र के माध्यम से एक साथ हो सकती हैं।
अतः,सही कारण यह है कि दोनों प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं क्योंकि उनके विसरण की दर उनकी संबंधित सांद्रता प्रवणता द्वारा निर्धारित होती है,भले ही उनके विसरण गुणांक अलग-अलग हों।

(B) फेफड़ों की विसरण झिल्ली अत्यंत पतली होती है और यह मुख्य रूप से तीन परतों से बनी होती है:
$1$. कूपिकाओं (alveoli) की पतली शल्की उपकला।
$2$. कूपिक केशिकाओं का अंतःस्तर (endothelium)।
$3$. इनके बीच स्थित आधार झिल्ली (basement membrane)।
अतः,गैसों का आदान-प्रदान कूपिक उपकला और केशिका अंतःस्तर के माध्यम से होता है।

(A) फेफड़ों की कूपिकाओं और फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त के बीच गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का आदान-प्रदान मुख्य रूप से सरल विसरण की प्रक्रिया द्वारा होता है।
यह प्रक्रिया गैसों के आंशिक दबाव प्रवणता (partial pressure gradients) द्वारा संचालित होती है।
ऑक्सीजन कूपिकाओं (उच्च आंशिक दबाव) से रक्त (निम्न आंशिक दबाव) में जाती है,जबकि कार्बन डाइऑक्साइड रक्त (उच्च आंशिक दबाव) से कूपिकाओं (निम्न आंशिक दबाव) में जाती है।
सरल विसरण एक निष्क्रिय प्रक्रिया है जिसमें चयापचय ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।