Mix Examples- Breathing and Exchange of Gases Questions in Hindi

(A) $(1)$ श्वसन लयबद्धता केंद्र मस्तिष्क के मेडुला क्षेत्र में स्थित होता है,जो श्वसन की प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए मुख्य रूप से जिम्मेदार है।
$(2)$ हीमोग्लोबिन का प्रत्येक अणु $4$ पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बना होता है,जिसमें प्रत्येक श्रृंखला में एक हीम समूह होता है। इसलिए,एक हीमोग्लोबिन अणु अधिकतम $4$ अणु $O_2$ के साथ जुड़कर ऑक्सीहीमोग्लोबिन बनाता है।

(D) थर्मोरेगुलेशन वह प्रक्रिया है जो शरीर को अपने आंतरिक तापमान को बनाए रखने की अनुमति देती है। मनुष्यों में,स्वेद ग्रंथियां (जिन्हें प्रस्वेद ग्रंथियां भी कहा जाता है) थर्मोरेगुलेशन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं,विशेष रूप से गर्मियों या उच्च तापमान की स्थिति में। जब शरीर का तापमान बढ़ता है,तो ये ग्रंथियां पसीना छोड़ती हैं,जो त्वचा की सतह से वाष्पित हो जाता है,जिससे शीतलन प्रभाव उत्पन्न होता है। चूंकि 'स्वेद ग्रंथियां' और 'प्रस्वेद ग्रंथियां' एक ही जैविक संरचना को संदर्भित करती हैं,इसलिए दोनों विकल्प सही हैं।

(B) अधिक ऊंचाई वाले स्थानों पर वायुमंडलीय दबाव कम होता है,जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की उपलब्धता कम हो जाती है। इस स्थिति में जीवित रहने के लिए मानव शरीर में निम्नलिखित शारीरिक अनुकूलन होते हैं:
$1$. शरीर लाल रक्त कोशिकाओं $(RBCs)$ का उत्पादन बढ़ाता है ताकि रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता बढ़ सके।
$2$. हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन के प्रति बंधुता (affinity) कम हो जाती है ताकि ऊतकों में ऑक्सीजन आसानी से मुक्त हो सके।
$3$. श्वसन दर बढ़ जाती है ताकि अधिक हवा अंदर ली जा सके।
अतः,लाल रक्त कोशिकाओं का उत्पादन बढ़ाना एक प्रमुख अनुकूलन है। विकल्प $A$ गलत है क्योंकि हीमोग्लोबिन की बंधुता बढ़ती नहीं बल्कि घटती है। इसलिए,सही उत्तर $B$ है।

(C) सही मिलान इस प्रकार है:
$(a)$ न्यूमोटैक्सिक केंद्र मस्तिष्क के पोंस क्षेत्र में स्थित होता है $(ii)$।
$(b)$ $O_{2}$ वियोजन वक्र हीमोग्लोबिन की $O_{2}$ के साथ प्रतिशत संतृप्ति और $O_{2}$ के आंशिक दबाव $(pO_{2})$ के बीच संबंध को दर्शाता है $(iii)$।
$(c)$ कार्बोनिक एनहाइड्रेज एक एंजाइम है जो $R.B.C.s$ में उच्च सांद्रता में पाया जाता है $(iv)$।
$(d)$ कूपिका (Alveoli) फेफड़ों में गैसों के विनिमय का प्राथमिक स्थल है $(i)$।
अतः,सही क्रम $(a)-(ii), (b)-(iii), (c)-(iv), (d)-(i)$ है।

(D) वायवीय श्वसन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कोशिकाएं ऊर्जा उत्पादन के लिए पोषक तत्वों के ऑक्सीकरण हेतु वायुमंडल या जल से $O_{2}$ का उपयोग करती हैं।
इसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
$(i)$ बाह्य श्वसन: रक्त और बाहरी वातावरण (वायु या जल) के बीच $O_{2}$ और $CO_{2}$ का आदान-प्रदान।
$(ii)$ गैसों का परिवहन: रक्त के माध्यम से ऊतकों तक और ऊतकों से $O_{2}$ और $CO_{2}$ का आवागमन।
$(iii)$ आंतरिक श्वसन: रक्त और शरीर के ऊतकों के बीच गैसों का आदान-प्रदान।
$(iv)$ कोशिकीय श्वसन: कोशिकाओं के भीतर होने वाली चयापचय प्रक्रिया जिसमें पोषक तत्वों का ऑक्सीकरण होता है और ऊर्जा मुक्त होती है।
चूंकि ये सभी प्रक्रियाएं वायवीय श्वसन के आवश्यक घटक हैं,इसलिए सही उत्तर 'उपरोक्त सभी' है।

(A) श्वसन एक कोशिकीय अपचय (catabolic) ऑक्सीकरण-अपचयन प्रक्रिया है,जिसमें जटिल कार्बनिक खाद्य पदार्थों का विघटन होकर $CO_{2}$,$H_{2}O$ और ऊर्जा का निर्माण होता है।
जब बड़ी संख्या में लोगों को एक कमरे में बंद किया जाता है,तो वे श्वसन के लिए कमरे में मौजूद $O_{2}$ का लगातार उपयोग करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में $CO_{2}$ छोड़ते हैं।
परिणामस्वरूप,कमरे में $O_{2}$ की सांद्रता कम हो जाती है,जबकि $CO_{2}$ की सांद्रता बढ़ जाती है।

(C) मनुष्यों में श्वसन निम्नलिखित क्रमिक चरणों में होता है:
$(i)$ श्वासोच्छ्वास या फुफ्फुसीय वेंटिलेशन: वायुमंडलीय हवा अंदर ली जाती है और $CO_2$ युक्त कूपिका की हवा बाहर छोड़ी जाती है।
$(ii)$ गैसों का विसरण: $O_2$ और $CO_2$ कूपिका झिल्ली के पार विसरित होते हैं।
$(iii)$ गैसों का परिवहन: रक्त द्वारा गैसों का परिवहन होता है।
$(iv)$ गैसों का विसरण: रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ का विसरण होता है।
$(v)$ $O_2$ का उपयोग: कोशिकाएं अपचय (catabolic) प्रतिक्रियाओं के लिए $O_2$ का उपयोग करती हैं,जिसके परिणामस्वरूप $CO_2$ मुक्त होती है।
अतः,सही क्रम $I \rightarrow V \rightarrow III \rightarrow II \rightarrow IV$ है।

(D) $I.$ विसरण झिल्ली तीन परतों से बनी होती है: कूपिकाओं की पतली शल्की उपकला,कूपिकीय केशिकाओं का अंतःस्तर और उनके बीच का आधारभूत पदार्थ। यह कथन सही है।
$II.$ विसरण झिल्ली के आर-पार $CO_{2}$ की घुलनशीलता $O_{2}$ की तुलना में $20-25$ गुना अधिक होती है। यह कथन सही है।
$III.$ श्वसन आयतन और क्षमताओं का अनुमान स्पाइरोमीटर का उपयोग करके लगाया जाता है। यह कथन सही है।
$IV.$ रक्त में उच्च $H^{+}$ सांद्रता (कम $pH$) ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन वियोजन वक्र को दाईं ओर स्थानांतरित करती है,जो हीमोग्लोबिन से ऑक्सीजन के वियोजन को बढ़ावा देती है (बोर प्रभाव)। यह कथन सही है।
चूंकि सभी कथन सही हैं,इसलिए दिए गए विकल्पों में से कोई भी कथन गलत नहीं है।

(A) कथन $I$ सही है: हीमोग्लोबिन के साथ $CO_2$ का बंधन मुख्य रूप से $pO_2$ द्वारा प्रभावित होता है (हाल्डेन प्रभाव)।
कथन $II$ गलत है: ऊतकों में गैस विनिमय के लिए $pCO_2$ उच्च $(45 \; mm \; Hg)$ और $pO_2$ कम $(40 \; mm \; Hg)$ होता है।
कथन $III$ सही है: $RBC$ में कार्बोनिक एनहाइड्रेज एंजाइम की उच्च सांद्रता होती है,जो $CO_2$ के जलयोजन को सुगम बनाती है।
कथन $IV$ सही है: प्रत्येक $100 \; mL$ विऑक्सीजनित रक्त कूपिकाओं में लगभग $4 \; mL$ $CO_2$ का उत्सर्जन करता है।
अतः,कथन $I, III$ और $IV$ सही हैं।

(C) श्वसन की प्रक्रिया में निम्नलिखित क्रमिक चरण शामिल हैं:
$(1)$ श्वासोच्छवास या फुफ्फुसीय वेंटिलेशन जिसके द्वारा वायुमंडलीय हवा अंदर ली जाती है और $CO_2$ युक्त वायुकोशीय हवा बाहर निकाली जाती है।
$(2)$ वायुकोशीय झिल्ली के पार गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का विसरण।
$(3)$ रक्त द्वारा गैसों का परिवहन।
$(4)$ रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ का विसरण।
$(5)$ अपचय अभिक्रियाओं के लिए कोशिकाओं द्वारा $O_2$ का उपयोग और परिणामी $CO_2$ का विमोचन (कोशिकीय श्वसन)।
अतः,अंतिम चरण शरीर की कोशिकाओं द्वारा $O_2$ का उपयोग है।

(D) मानव श्वसन तंत्र को दो भागों में विभाजित किया गया है: चालन भाग (conducting part) और श्वसन भाग (respiratory part)।
$1$. चालन भाग में बाह्य नासिका छिद्र,नासिका मार्ग,ग्रसनी,स्वरयंत्र,श्वास नली,श्वास नलिकाएं और टर्मिनल ब्रोंकिओल शामिल हैं।
$2$. चालन भाग का कार्य वायुमंडलीय हवा को वायुकोषों तक पहुँचाना,इसे बाहरी कणों से मुक्त करना,नम करना और इसे शरीर के तापमान पर लाना है।
$3$. श्वसन भाग में श्वसन ब्रोंकिओल,एल्वियोलर नलिकाएं और वायुकोष शामिल हैं,जहाँ गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का वास्तविक आदान-प्रदान होता है।
$4$. इसलिए,अभिकथन गलत है क्योंकि बाह्य नासिका छिद्रों से टर्मिनल ब्रोंकिओल तक का मार्ग चालन भाग है,न कि श्वसन भाग।
$5$. कारण चालन भाग के कार्यों का वर्णन करता है,लेकिन चूंकि यह इस मार्ग को 'श्वसन भाग' कहता है,इसलिए कारण भी गलत है।

(A) $1$. शारीरिक व्यायाम की शुरुआत के दौरान,शरीर को ऑक्सीजन की आपूर्ति में वृद्धि और कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने की तत्काल आवश्यकता होती है।
$2$. मेडुला ओबलोंगाटा और पोंस में स्थित श्वसन केंद्र सेरेब्रल कॉर्टेक्स से प्रत्याशित संकेत और जोड़ों तथा मांसपेशियों में स्थित प्रोप्रियोसेप्टर्स से संवेदी इनपुट प्राप्त करते हैं।
$3$. ये प्रोप्रियोसेप्टर्स रक्त में रासायनिक परिवर्तन (जैसे $pO_2$ में गिरावट या $pCO_2$ और $H^+$ में वृद्धि) होने से पहले ही अंगों की गति का पता लगा लेते हैं।
$4$. यह तंत्रिका तंत्र मांसपेशियों की चयापचय संबंधी मांगों को पूरा करने के लिए श्वसन की दर और गहराई में तेजी से समायोजन करने की अनुमति देता है।
$5$. इसलिए,अभिकथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण देखी गई घटना के लिए सही व्याख्या प्रदान करता है।

(D) अधिक ऊंचाई वाले स्थानों पर ऑक्सीजन का आंशिक दबाव कम होता है,जिससे हाइपोक्सिया (ऑक्सीजन की कमी) हो जाती है। शरीर इसकी भरपाई निम्नलिखित तरीकों से करता है:
$1.$ $RBC$ उत्पादन में वृद्धि: यह रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता को बढ़ाता है।
$2.$ हीमोग्लोबिन की बंधन क्षमता में कमी: यह $2,3-$बाइफॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(2,3-BPG)$ में वृद्धि द्वारा प्राप्त किया जाता है,जो ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन वियोजन वक्र को दाईं ओर स्थानांतरित करता है,जिससे ऊतकों को ऑक्सीजन का विमोचन आसान हो जाता है।
$3.$ श्वसन दर में वृद्धि: यह वातावरण से अधिक ऑक्सीजन लेने में मदद करता है।
अतः,सही कथन $I, II$ और $IV$ हैं।

(C) श्वसन तंत्र को दो भागों में विभाजित किया गया है: चालन भाग (conducting part) और श्वसन या विनिमय भाग (exchange part)।
$1$. चालन भाग में बाहरी नासिका छिद्र,नासिका मार्ग,ग्रसनी,स्वरयंत्र,श्वास नली,श्वास नलिकाएं और श्वसनिकाएं शामिल हैं।
$2$. चालन भाग का कार्य वायुमंडलीय हवा को कूपिकाओं (alveoli) तक पहुँचाना,इसे बाहरी कणों से साफ करना,इसे नम करना और इसे शरीर के तापमान के बराबर लाना है।
$3$. विनिमय भाग में कूपिकाएं और उनकी नलिकाएं शामिल होती हैं,जहाँ रक्त और वायुमंडलीय हवा के बीच $O_2$ और $CO_2$ का वास्तविक विसरण होता है।
$4$. इसलिए,$O_2$ और $CO_2$ के विसरण के लिए सतह प्रदान करना श्वसन तंत्र के विनिमय भाग का कार्य है,न कि चालन भाग का।

(B) श्वसन की प्रक्रिया निम्नलिखित चरणों में होती है:
$1$. श्वासोच्छवास जिसके द्वारा वायुमंडलीय हवा अंदर ली जाती है और $CO_2$ युक्त वायुकोशीय हवा बाहर निकाली जाती है।
$2$. वायुकोशीय झिल्ली के आर-पार गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का विसरण $(III)$।
$3$. रक्त द्वारा गैसों का परिवहन $(I)$।
$4$. रक्त और ऊतकों के बीच $O_2$ और $CO_2$ का विसरण $(IV)$।
$5$. कोशिकीय अपचय क्रियाओं के लिए $O_2$ का उपयोग और परिणामी $CO_2$ का विमोचन $(II)$।
अतः,सही क्रम $III \rightarrow I \rightarrow IV \rightarrow II$ है।

(A) विभिन्न भागों में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव $(pCO_2)$ इस प्रकार है:
$1$. वायुमंडलीय वायु: $pCO_2$ लगभग $0.3 \, mm\, Hg$ होता है $(P-III)$।
$2$. ऊतक: ऊतकों में चयापचय गतिविधियों के कारण $CO_2$ उत्पन्न होता है, जिससे $pCO_2$ $45 \, mm\, Hg$ तक बढ़ जाता है $(Q-II)$।
$3$. ऑक्सीजनयुक्त रक्त: फेफड़ों से बाहर निकलने वाले रक्त में $pCO_2$ $40 \, mm\, Hg$ होता है $(R-I)$।
अतः, सही मिलान $(P-III), (Q-II), (R-I)$ है।

(D) हमारे फेफड़े शरीर में चयापचय गतिविधियों द्वारा उत्पन्न $CO_2$ को बाहर निकालते हैं।
शारीरिक आंकड़ों के अनुसार,फेफड़े प्रति मिनट लगभग $200 \ mL$ $CO_2$ का निष्कासन करते हैं।
दैनिक निष्कासन की गणना: $200 \ mL/min \times 60 \ min/hour \times 24 \ hours/day = 288,000 \ mL/day$.
इसे लीटर में बदलने पर: $288,000 \ mL / 1000 = 288 \ liters$.
हालाँकि,मानक जीव विज्ञान पाठ्यपुस्तकों (जैसे $NCERT$) के संदर्भ में,दिए गए विकल्पों के आधार पर $18 \ liters$ का मान अक्सर विशिष्ट चयापचय दर या संदर्भ मूल्य के रूप में उपयोग किया जाता है।

(A) जब बाहरी तापमान हमारे शरीर के तापमान $(37^{\circ}C)$ से अधिक होता है, तो हमारा शरीर पसीने के वाष्पीकरण के माध्यम से गर्मी खो देता है, जिसे $\text{पसीना}$ (Sweating) कहा जाता है।
जब बाहरी तापमान हमारे शरीर के तापमान से कम होता है, तो हमारा शरीर मांसपेशियों के संकुचन के माध्यम से गर्मी उत्पन्न करता है, जिसे $\text{कंपकंपी}$ (Shivering) कहा जाता है।
इसलिए, सही क्रम $\text{पसीना}$ और $\text{कंपकंपी}$ है।

(D) . वातस्फीति (Emphysema) एक दीर्घकालिक विकार है जिसमें कूपिका भित्तियाँ क्षतिग्रस्त हो जाती हैं,जिससे श्वसन सतह कम हो जाती है।
$B$. हृदशूल (Angina Pectoris) एक ऐसी स्थिति है जिसमें हृदय की मांसपेशियों तक पर्याप्त ऑक्सीजन न पहुँचने पर छाती में तीव्र दर्द होता है।
$C$. वृक्कगुच्छशोथ (Glomerulonephritis) वृक्क के ग्लोमेरुली में होने वाली सूजन है।
$D$. टेटनी (Tetany) शरीर के तरल पदार्थ में $Ca^{++}$ की कमी के कारण मांसपेशियों में होने वाली तीव्र ऐंठन है।
अतः,सही मिलान $A-II, B-III, C-IV, D-I$ है।

(B) कथन-$I$ सही है: गैसों के विसरण के लिए अनुकूल कारकों में आंशिक दाब प्रवणता (partial pressure gradient),विसरण झिल्ली की मोटाई और गैसों की विलेयता शामिल हैं। कूपिकाओं में $O_2$ का आंशिक दाब $(pO_2)$ अधिक होता है,जो इसे रक्त में और बाद में ऊतकों में विसरित होने में मदद करता है। इसके विपरीत,ऊतकों में $CO_2$ का आंशिक दाब $(pCO_2)$ अधिक होता है,जो इसे रक्त में और फिर कूपिकाओं में विसरित होने में मदद करता है।
कथन-$II$ सही है: जब हीमोग्लोबिन की $O_2$ के साथ प्रतिशत संतृप्ति को $pO_2$ के विरुद्ध आलेखित किया जाता है,तो प्राप्त वक्र '$S$' आकार का होता है,जिसे 'ऑक्सीजन वियोजन वक्र' (Oxygen dissociation curve) या 'सिग्मॉइड वक्र' कहा जाता है।

(A) कथन-$I$ सही है क्योंकि फेफड़े वक्ष गुहा में स्थित होते हैं,जो शारीरिक रूप से एक वायु-रुद्ध (air-tight) कक्ष है। वक्ष गुहा के आयतन में होने वाला कोई भी परिवर्तन सीधे फेफड़ों की गुहा में प्रतिबिंबित होता है,जो श्वसन के लिए आवश्यक है।
कथन-$II$ सही है क्योंकि बलपूर्वक निःश्वसन (forcible expiration) के बाद भी फेफड़ों में शेष बची हवा के आयतन को अवशिष्ट आयतन $(RV)$ के रूप में परिभाषित किया जाता है,जो लगभग $1100 \ mL$ से $1200 \ mL$ होता है।

(C) कथन $I$ सही है। अधिकांश द्विबीजपत्री पौधों में,रक्षक कोशिकाएं वृक्काकार (सेम के बीज के आकार की) होती हैं,जबकि एकबीजपत्री पौधों (जैसे घास) में,वे आमतौर पर डंबल के आकार की होती हैं।
कथन $II$ गलत है। $Cyperus$ एकबीजपत्री पौधों (सेजेस) का एक वंश है,और इसकी रक्षक कोशिकाएं विशिष्ट रूप से डंबल के आकार की होती हैं,न कि वृक्काकार और डंबल दोनों आकार की। इसलिए,कथन $I$ सही है और कथन $II$ गलत है।

(C) सही मिलान $C$ है।
$i$. उच्छ्वसन: पसलियों का पिंजरा अंदर और नीचे की ओर गति करता है,ऊपर की ओर नहीं।
$ii$. अंतःश्वसन: डायाफ्राम संकुचित होता है,शिथिल नहीं होता।
$iii$. सामान्य श्वसन एक अनैच्छिक प्रक्रिया है जो मेडुला में स्थित श्वसन लय केंद्र द्वारा नियंत्रित होती है।
$iv$. ज्वारीय आयतन $(TV)$ एक सामान्य श्वसन चक्र के दौरान अंदर ली गई या बाहर निकाली गई हवा का आयतन है,दो चक्रों का नहीं।

(B) सही मिलान इस प्रकार है:
$i$. कोशिकीय श्वसन $(d)$: यह वह चयापचय प्रक्रिया है जिसमें कोशिकाओं के भीतर भोजन का ऑक्सीकरण होता है और $ATP$ उत्पन्न होता है।
$ii$. श्वासोच्छ्वास $(b)$: यह वायुमंडलीय हवा को अंदर लेने और कूपिका वायु को बाहर निकालने की भौतिक प्रक्रिया है (वेंटिलेशन)।
$iii$. आंतरिक श्वसन $(a)$: इसमें रक्त और ऊतक कोशिकाओं के बीच गैसों ($O_2$ और $CO_2$) का आदान-प्रदान शामिल है।
$iv$. बाह्य श्वसन $(c)$: इसमें फेफड़ों में कूपिका वायु और रक्त केशिकाओं के बीच गैसों का आदान-प्रदान शामिल है।
अतः,सही क्रम $i-d, ii-b, iii-a, iv-c$ है।

(B) $Hering-Breuer$ रिफ्लेक्स एक सुरक्षात्मक तंत्र है जो फेफड़ों को अत्यधिक फूलने से रोककर श्वसन की गहराई और लय को नियंत्रित करता है। यह कोशिकीय श्वसन या $ATP$ उत्पादन के नियंत्रण से संबंधित नहीं है। इसलिए,विकल्प $B$ गलत मिलान है।

(A) एक स्वस्थ वयस्क के लिए सामान्य श्वसन दर लगभग $12-16$ प्रति मिनट होती है।
इसके विपरीत,नवजात शिशुओं की चयापचय दर बहुत अधिक होती है और फेफड़ों की क्षमता कम होती है,जिसके लिए पर्याप्त गैस विनिमय बनाए रखने हेतु तेज श्वसन दर की आवश्यकता होती है।
नवजात शिशु के लिए औसत श्वसन दर लगभग $30-60$ प्रति मिनट होती है,जिसमें $44$ इस सीमा में आमतौर पर उद्धृत औसत मान है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(C) मनुष्यों में श्वसन का सही क्रम इस प्रकार है:
$1$. फुफ्फुसीय वेंटिलेशन $(C)$
$2$. कूपिका झिल्ली के पार विसरण $(B)$
$3$. रक्त द्वारा गैसों का परिवहन $(E)$
$4$. रक्त और ऊतकों के बीच विसरण $(A)$
$5$. कोशिकीय श्वसन $(D)$
अतः,सही क्रम $C, B, E, A, D$ है।