Exchange of gases Questions in Hindi

(A) गैसों के विसरण को सुगम बनाने के लिए श्वसन तंत्र के विभिन्न भागों में ऑक्सीजन का आंशिक दाब $(PO_2)$ भिन्न होता है:
$1$. वायुमंडलीय हवा में $PO_2$ लगभग $159\, mm\, Hg$ होता है।
$2$. ऑक्सीजनयुक्त रक्त (धमनियों) में $PO_2$ लगभग $95\, mm\, Hg$ होता है।
$3$. ऊतकों में, जहाँ कोशिकीय श्वसन के लिए ऑक्सीजन का उपयोग होता है, $PO_2$ कम यानी लगभग $40\, mm\, Hg$ होता है।
अतः, सही मिलान $P-I, Q-III, R-II$ है।

(A) कूपिका झिल्ली पर और रक्त तथा ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ जैसी गैसों का आदान-प्रदान मुख्य रूप से सरल विसरण की प्रक्रिया द्वारा होता है।
सरल विसरण एक निष्क्रिय प्रक्रिया है जो गैसों के आंशिक दबाव प्रवणता (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 इसे सरल विसरण के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(D) विसरण की दर फिक के विसरण नियम (Fick's Law of Diffusion) के अनुसार कई कारकों द्वारा प्रभावित होती है।
$1$. गैसों की घुलनशीलता: विसरण झिल्ली में गैस की घुलनशीलता जितनी अधिक होती है,विसरण की दर उतनी ही अधिक होती है।
$2$. विसरण झिल्ली की मोटाई: विसरण की दर झिल्ली की मोटाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है। एक पतली झिल्ली तेजी से विसरण की अनुमति देती है।
$3$. दबाव प्रवणता: झिल्ली के दोनों ओर आंशिक दबाव का अंतर विसरण के लिए मुख्य चालक बल है।
$4$. तापमान: सामान्यतः,तापमान में वृद्धि से अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ती है,जिससे विसरण की दर बढ़ जाती है।
अतः,दिए गए सभी कारक विसरण की दर को प्रभावित करते हैं।

(B) मानव श्वसन तंत्र में,कूपिकाओं (alveoli) तक पहुँचने वाले विऑक्सीजनित रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव $(pCO_2)$ लगभग $45\, mm\, Hg$ होता है।
कूपिकाओं में गैसों के विनिमय के बाद,रक्त ऑक्सीजनित हो जाता है और $pCO_2$ घटकर लगभग $40\, mm\, Hg$ हो जाता है।
इसलिए,बिंदु $P$ (विऑक्सीजनित रक्त) पर,$pCO_2 = 45\, mm\, Hg$ और बिंदु $Q$ (ऑक्सीजनित रक्त) पर,$pCO_2 = 40\, mm\, Hg$ होता है।

(C) गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का विनिमय दबाव प्रवणता के आधार पर सरल विसरण (simple diffusion) द्वारा होता है।
$1$. $O_2$ के लिए,कूपिकाओं (alveoli) में आंशिक दबाव $(104 \ mmHg)$ विऑक्सीजनित रक्त $(40 \ mmHg)$ की तुलना में अधिक होता है,जो फेफड़ों से ऊतकों की ओर प्रवणता बनाता है।
$2$. $CO_2$ के लिए,ऊतकों में आंशिक दबाव $(45 \ mmHg)$ रक्त $(40 \ mmHg)$ और कूपिकाओं $(40 \ mmHg)$ की तुलना में अधिक होता है,जो ऊतकों से फेफड़ों की ओर प्रवणता बनाता है।
$3$. अतः,$CO_2$ के लिए सांद्रता प्रवणता ऊतकों से फेफड़ों की ओर और $O_2$ के लिए फेफड़ों से ऊतकों की ओर होती है।

(A) गैसों की घुलनशीलता वायुकोशीय झिल्ली (alveolar membrane) के पार गैसों के विनिमय में एक महत्वपूर्ण कारक है।
मानव श्वसन तंत्र में गैस विनिमय के सिद्धांतों के अनुसार,$CO_2$ की घुलनशीलता $O_2$ की तुलना में $20-25$ गुना अधिक होती है।
यह उच्च घुलनशीलता $CO_2$ को समान आंशिक दबाव प्रवणता (partial pressure gradient) के लिए $O_2$ की तुलना में विसरण झिल्ली के पार बहुत तेजी से विसरित होने की अनुमति देती है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(D) विसरण झिल्ली मुख्य रूप से तीन परतों से बनी होती है:
$1$. वायुकोष्ठक (alveoli) की पतली शल्की उपकला।
$2$. वायुकोशीय केशिकाओं की अंतःकला (endothelium)।
$3$. उनके बीच स्थित आधार झिल्ली (basement membrane)।
जब $O_2$ वायुकोष्ठक से रक्त में जाती है,तो वह सबसे पहले वायुकोशीय उपकला को पार करती है,फिर आधार झिल्ली को,और अंत में केशिका की अंतःकला को। इसलिए,सही क्रम है: वायुकोष्ठक का उपकला $\rightarrow$ आधार झिल्ली $\rightarrow$ केशिकाओं का उपकला।

(D) विसरण झिल्ली मुख्य रूप से तीन परतों से बनी होती है: कूपिकाओं (alveoli) की पतली शल्की उपकला,कूपिकीय केशिकाओं का अंतःस्तर (endothelium) और उनके बीच स्थित आधार झिल्ली।
ये परतें अत्यंत पतली होती हैं और विसरण झिल्ली की कुल मोटाई एक मिलीमीटर $(< 1 \text{ mm})$ से बहुत कम होती है।
यह न्यूनतम मोटाई झिल्ली के आर-पार गैसों ($O_2$ और $CO_2$) के कुशल विसरण के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

(B) विभिन्न स्थलों पर श्वसन गैसों का आंशिक दबाव इस प्रकार है:
$1$. कूपिका: $PO_2 = 104 \ mmHg$ और $PCO_2 = 40 \ mmHg$।
$2$. विऑक्सीजनित रक्त: $PO_2 = 40 \ mmHg$ और $PCO_2 = 45 \ mmHg$।
$3$. वायुमंडलीय हवा: $PO_2 = 159 \ mmHg$ और $PCO_2 = 0.3 \ mmHg$।
$4$. ऊतक: $PO_2 = 40 \ mmHg$ और $PCO_2 = 45 \ mmHg$।
दिए गए मानों का मिलान करने पर:
- $A$ (कूपिका) $iii$ $(104 \ mmHg \ PO_2)$ से मेल खाता है।
- $B$ (विऑक्सीजनित रक्त) $iv$ $(40 \ mmHg \ PO_2)$ से मेल खाता है।
- $C$ (वायुमंडलीय हवा) $i$ $(0.3 \ mmHg \ PCO_2)$ से मेल खाता है।
- $D$ (ऊतक) $ii$ $(45 \ mmHg \ PCO_2)$ से मेल खाता है।
अतः,सही मिलान $A-iii, B-iv, C-i, D-ii$ है।

(D) श्वसन झिल्ली के आर-पार गैसों के विसरण की दर 'फिक के विसरण नियम' $(Fick's \text{ Law of Diffusion})$ द्वारा निर्धारित होती है।
इस दर को प्रभावित करने वाले कारक निम्नलिखित हैं:
$1$. गैस की घुलनशीलता: अधिक घुलनशीलता वाली गैसें ($CO_2$ जैसी) कम घुलनशील गैसों ($O_2$ जैसी) की तुलना में अधिक तेजी से विसरित होती हैं।
$2$. आंशिक दाब प्रवणता: कूपिकाओं और रक्त के बीच आंशिक दाब का अंतर विसरण को प्रेरित करता है।
$3$. श्वसन झिल्ली की मोटाई: झिल्ली जितनी पतली होगी, विसरण की दर उतनी ही अधिक होगी।
चूंकि ये सभी कारक विसरण की दर को प्रभावित करते हैं, इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(A) श्वसन झिल्ली के पार गैसों के विसरण की प्रक्रिया में गैसों की घुलनशीलता एक महत्वपूर्ण कारक है।
फिक के विसरण नियम के अनुसार,विसरण की दर गैस की घुलनशीलता के सीधे समानुपाती होती है।
प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि $CO_2$ की घुलनशीलता $O_2$ की तुलना में $20-25$ गुना अधिक होती है।
यह उच्च घुलनशीलता $CO_2$ को श्वसन झिल्ली के पार $O_2$ की तुलना में बहुत तेजी से विसरित होने की अनुमति देती है,भले ही आंशिक दबाव का अंतर कम हो।

(D) विसरण झिल्ली वह संरचना है जिसके माध्यम से फेफड़ों में गैसों का आदान-प्रदान होता है। यह तीन मुख्य परतों से बनी होती है:
$1$. कूपिकाओं (alveoli) की पतली शल्की उपकला।
$2$. कूपिक केशिकाओं का अंतःस्तर (endothelium)।
$3$. उनके बीच स्थित आधार झिल्ली (basement membrane)।
ऑक्सीजन कूपिकाओं से रक्त में और कार्बन डाइऑक्साइड रक्त से कूपिकाओं में इस झिल्ली के माध्यम से विसरित होती है। इस झिल्ली की कुल मोटाई एक मिलीमीटर से बहुत कम होती है। इसलिए,दिए गए सभी कथन सही हैं।

(D) कथन $I$ गलत है क्योंकि श्वसन झिल्ली तीन परतों से बनी होती है: कूपिकाओं (alveoli) की शल्की उपकला,कूपिका केशिकाओं का अंतःस्तर (endothelium),और उनके बीच स्थित आधार पदार्थ। इसके अलावा,ये परतें एक पतली आधार झिल्ली पर स्थित होती हैं,न कि मोटी आधार झिल्ली पर।
कथन $II$ गलत है क्योंकि श्वसन गैसों का विसरण हमेशा उच्च आंशिक दाब वाले क्षेत्र से कम आंशिक दाब वाले क्षेत्र की ओर होता है,जो सांद्रता प्रवणता (concentration gradient) का पालन करता है।

(C) बाह्य श्वसन की प्रक्रिया में,वायुमंडलीय (अंतःश्वसित) वायु में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दाब $(pCO_2)$ लगभग $0.3 \ mm \ Hg$ होता है।
यह कम आंशिक दाब रक्त (जहाँ $pCO_2$ $45 \ mm \ Hg$ होता है) से कूपिकाओं (जहाँ $pCO_2$ $40 \ mm \ Hg$ होता है) में $CO_2$ के विसरण की अनुमति देता है और बाद में उच्छ्वसन के माध्यम से शरीर से बाहर निकल जाता है।

(B) रक्त और ऊतकों के बीच गैसों का विनिमय दैहिक केशिकाओं (systemic capillaries) के माध्यम से होता है।
ऑक्सीजनयुक्त रक्त दैहिक धमनियों के माध्यम से ऊतकों तक पहुँचता है,जो केशिकाओं के जाल में विभाजित हो जाती हैं।
चूंकि ऊतक कोशिकाओं में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव $(pO_2)$ केशिकाओं में मौजूद रक्त की तुलना में कम होता है,इसलिए ऑक्सीजन ऑक्सीहीमोग्लोबिन से अलग होकर ऊतकों में विसरित हो जाती है।
अतः,रक्त से ऊतक कोशिकाओं में ऑक्सीजन का अधिकतम विनिमय ऊतक कोशिकाओं के चारों ओर की केशिकाओं में होता है।