Transport of gases Questions in Gujarati

(D) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે વહન થાય છે:
$1$. બાયકાર્બોનેટ્સ $(HCO_3^-)$ તરીકે: લગભગ $70\%$ $CO_2$ આ સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે: લગભગ $20-25\%$ $CO_2$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને વહન પામે છે.
$3$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે: લગભગ $7\%$ $CO_2$ રુધિરરસમાં ઓગળેલા સ્વરૂપે વહન પામે છે.
આમ,મોટાભાગનો $CO_2$ બાયકાર્બોનેટ્સ તરીકે વહન પામતો હોવાથી,સાચો જવાબ $D$ છે.

(A) ઓક્સી-હિમોગ્લોબિનનું ઓક્સિજન અને ડીઓક્સી-હિમોગ્લોબિનમાં વિઘટન મુખ્યત્વે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(P_{O_2})$ દ્વારા નક્કી થાય છે.
ચયાપચયની દ્રષ્ટિએ સક્રિય પેશીઓમાં,રક્તની તુલનામાં $P_{O_2}$ નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હોય છે.
ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિઘટન વક્ર અનુસાર,$P_{O_2}$ માં ઘટાડો હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજન મુક્ત થવાને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,પેશીઓમાં ઓછા $O_2$ દબાણને કારણે ઓક્સી-હિમોગ્લોબિનનું વિઘટન થાય છે.

(A) ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર એ ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ અને હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની સંતૃપ્તિની ટકાવારી વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
$CO_2$ ની સાંદ્રતામાં વધારો (હાયપરકેપનિયા) રુધિરના $pH$ માં ઘટાડો કરે છે (બોહર અસર).
આ $pH$ માં ફેરફાર અને $CO_2$ ની હાજરી હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટાડે છે.
પરિણામે,ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર જમણી તરફ ખસે છે,જે સૂચવે છે કે હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજન પેશીઓમાં વધુ સરળતાથી મુક્ત થાય છે.

(D) હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ મુખ્યત્વે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ દ્વારા નક્કી થાય છે.
ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર (dissociation curve) મુજબ,જેમ ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ વધે છે,તેમ ઓક્સિજન સાથે હિમોગ્લોબિનની સંતૃપ્તિની ટકાવારી (ઓક્સિહેમોગ્લોબિન બનાવીને) વધે છે.
તેનાથી વિપરીત,$pO_2$ માં ઘટાડો થવાથી ઓક્સિહેમોગ્લોબિનનું હિમોગ્લોબિન અને ઓક્સિજનમાં વિયોજન થાય છે.
તેથી,ઓક્સિહેમોગ્લોબિન અને હિમોગ્લોબિનનો ગુણોત્તર સીધો ઓક્સિજન તણાવ $(pO_2)$ પર આધારિત છે.

(A) હિમોગ્લોબિન માટે ${O_2}$ વિયોજન વક્ર સિગ્મોઇડ ($S$-આકારનો) હોય છે.
જ્યારે હિમોગ્લોબિનની ${O_2}$ સાથેની સંતૃપ્તિની ટકાવારીને ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $({pO_2})$ સામે આલેખવામાં આવે છે,ત્યારે આ $S$-આકારનો વક્ર પ્રાપ્ત થાય છે.

(B) હિમોગ્લોબિન એ રક્તકણોમાં રહેલું શ્વસન રંજકદ્રવ્ય છે જે વાયુઓના વહનને સરળ બનાવવા માટે તેમની સાથે જોડાય છે.
$1$. હિમોગ્લોબિન $O_2$ સાથે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ બનાવે છે.
$2$. હિમોગ્લોબિન $CO_2$ સાથે પણ જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન $(HbCO_2)$ બનાવે છે.
આમ,હિમોગ્લોબિન $O_2$ અને $CO_2$ બંને સાથે સંયોજન બનાવે છે,તેથી સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) ઓક્સિજનનું વહન મુખ્યત્વે રુધિરમાં રહેલા રક્તકણો $(RBCs)$ માં આવેલા લાલ રંગદ્રવ્ય હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને થાય છે.
આશરે $97\%$ ઓક્સિજનનું વહન $RBCs$ દ્વારા ઓક્સિહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે થાય છે,જ્યારે બાકીનો $3\%$ ઓક્સિજન રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$WBCs$ (શ્વેતકણો) મુખ્યત્વે રોગપ્રતિકારક શક્તિ સાથે સંકળાયેલા છે અને શ્વસન વાયુઓના વહનમાં કોઈ ભૂમિકા ભજવતા નથી.
તેથી,ઓક્સિજનના વહન માટે $RBC$ એ સાચું માધ્યમ છે.

(D) શ્વસન દરમિયાન,$CO_2$ નું વહન રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. પ્લાઝ્મામાં ઓગળેલા વાયુ તરીકે (આશરે $7\%$).
$2$. પ્લાઝ્મામાં બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ તરીકે,જે સોડિયમ $(Na^+)$ અને પોટેશિયમ $(K^+)$ આયનો સાથે જોડાઈને $NaHCO_3$ અને $KHCO_3$ બનાવે છે (આશરે $70\%$).
$3$. કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે (આશરે $23\%$).
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(d)$ છે કારણ કે તે ઓગળેલા સ્વરૂપ અને બાયકાર્બોનેટ વહન પદ્ધતિ બંનેને આવરી લે છે.

(C) ઓક્સિહિમોગ્લોબિન એક અસ્થાયી સંયોજન છે કારણ કે ઓક્સિજનનું હિમોગ્લોબિન સાથેનું જોડાણ એક પ્રતિવર્તી રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
હિમોગ્લોબિન એ રક્તકણોમાં જોવા મળતું લોહતત્વ ધરાવતું શ્વસન રંજકદ્રવ્ય છે.
તે એક ટેટ્રામેરિક સંયુગ્મી પ્રોટીન છે જે ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવવા માટે સંકલન સહસંયોજક બંધ દ્વારા ઓક્સિજનના ચાર અણુઓ સાથે જોડાય છે.
આ બંધ પ્રતિવર્તી હોવાથી,તે હિમોગ્લોબિનને ફેફસામાં ઓક્સિજન ગ્રહણ કરવા અને પેશીઓમાં તેને અસરકારક રીતે મુક્ત કરવાની ક્ષમતા આપે છે.

(C) ઓક્સિહેમોગ્લોબિનનું હિમોગ્લોબિન અને ઓક્સિજનમાં વિયોજન મુખ્યત્વે શરીરની પેશીઓમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયા 'બોહર અસર' (Bohr effect) દ્વારા સરળ બને છે,જ્યાં ફેફસાંની તુલનામાં પેશીઓમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ ઓછું અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ વધારે હોય છે.
વધુમાં,પેશીઓમાં હાઇડ્રોજન આયનની વધેલી સાંદ્રતા (ઓછી pH) અને ઊંચું તાપમાન પણ ઓક્સિહેમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજન મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે.
તેથી,વિયોજન માટેની સાચી સ્થિતિ ઓછી ${O_2}$ અને ઉચ્ચ $CO_2$ સાંદ્રતા છે.

(B) આ પ્રક્રિયાને $Chloride \ shift$ (ક્લોરાઈડ શિફ્ટ) અથવા $Hamburger \ phenomenon$ (હેમ્બર્ગર ઘટના) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પ્લાઝ્માની વિદ્યુત તટસ્થતા જાળવવા માટે,ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^-)$ પ્લાઝ્મામાંથી $R.B.C.$ માં પ્રવેશે છે અને તેના બદલામાં બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ પ્લાઝ્મામાં બહાર નીકળે છે.
આ વિનિમય મુખ્યત્વે ત્યારે થાય છે જ્યારે ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર પેશીઓના સ્તરે ઓક્સિજનવિહીન બને છે,જે કાર્બન ડાયોક્સાઇડના વહનમાં મદદ કરે છે.

(C) રુધિરમાં $CO_2$ નું વહન ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. આશરે $7\%$ $CO_2$ રુધિરરસમાં ઓગળેલા સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. આશરે $20-25\%$ $CO_2$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$3$. આશરે $70\%$ $CO_2$ રુધિરરસમાં બાયકાર્બોનેટ (મુખ્યત્વે સોડિયમ અને પોટેશિયમ બાયકાર્બોનેટ) સ્વરૂપે વહન પામે છે.
તેથી,સાચો ટકાવારીનો ગાળો $70-72\%$ છે.

(C) આશરે $70\%$ $CO_2$ પેશીઓમાંથી ફેફસાં સુધી બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ ના સ્વરૂપમાં વહન પામે છે.
રુધિર પ્લાઝ્મામાં,આ બાયકાર્બોનેટ આયનો મુખ્યત્વે સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ $(NaHCO_3)$ તરીકે વહન પામે છે.
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચકની હાજરીમાં પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ બનાવે છે,જે ત્યારબાદ હાઇડ્રોજન આયનો અને બાયકાર્બોનેટ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે. આ આયનો પછી પ્લાઝ્મામાં રહેલા સોડિયમ આયનો સાથે જોડાઈને સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ બનાવે છે.

(C) ઓક્સિહેમોગ્લોબિનનું હિમોગ્લોબિન અને ${O_2}$ માં વિયોજન એ રુધિર અને પેશીઓ વચ્ચેના ${O_2}$ ના આંશિક દબાણના તફાવત (ઢાળ) પર આધાર રાખે છે.
સામાન્ય શારીરિક સ્થિતિમાં,વાયુકોષ્ઠો (શ્વસન સપાટી) માં ${O_2}$ નું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ ઊંચું હોય છે અને પેશીઓમાં નીચું હોય છે,જે ઓક્સિહેમોગ્લોબિનમાંથી પેશીઓમાં ${O_2}$ મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે.
જો પેશીઓમાં ${O_2}$ ની સાંદ્રતા (અને તેથી $pO_2$) શ્વસન સપાટી જેટલી જ ઊંચી હોય,તો આંશિક દબાણનો કોઈ તફાવત રહેશે નહીં.
આ તફાવત વિના,ઓક્સિહેમોગ્લોબિનનું વિયોજન થશે નહીં અને પેશીઓને ${O_2}$ મળશે નહીં.

(B) સામાન્ય શારીરિક સ્થિતિમાં,ધમનીય રુધિરમાં પ્રતિ $100 \text{ ml}$ રુધિરે આશરે $19 \text{ ml}$ $O_2$ હોય છે.
પેશીઓમાંથી પાછું આવતા શિરાયુક્ત રુધિરમાં પ્રતિ $100 \text{ ml}$ રુધિરે આશરે $14 \text{ ml}$ $O_2$ હોય છે.
આ દર્શાવે છે કે દર $100 \text{ ml}$ રુધિરે $5 \text{ ml}$ $O_2$ પેશીઓને પહોંચાડવામાં આવે છે.
હિમોગ્લોબિન દ્વારા મુક્ત થતા ઓક્સિજનની ટકાવારીની ગણતરી આ મુજબ થાય છે: $(5 \text{ ml} / 19 \text{ ml}) \times 100 \approx 26.3 \%$.
તેથી,આ વિનિમય માટે જૈવિક સંદર્ભમાં સ્વીકૃત સૌથી નજીકનું પ્રમાણિત મૂલ્ય $25 \%$ છે.

(C) ક્લોરાઈડ શિફ્ટ,જેને $Hamburger$ ઘટના તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે રુધિરમાં $CO_2$ ના વહનને સરળ બનાવવા માટે થતી એક પ્રક્રિયા છે.
જ્યારે $CO_2$ રક્તકણોમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ અને હાઈડ્રોજન આયનો $(H^+)$ માં વિભાજિત થાય છે.
જ્યારે બાયકાર્બોનેટ આયનો રક્તકણોમાંથી પ્લાઝ્મામાં બહાર નીકળે છે ત્યારે વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે,ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^-)$ પ્લાઝ્મામાંથી રક્તકણોમાં પ્રવેશે છે.
આ વિનિમય પેશીઓમાંથી ફેફસાં સુધી બાયકાર્બોનેટ આયનોના સ્વરૂપમાં $CO_2$ ના કાર્યક્ષમ વહન માટે આવશ્યક છે.

(B) ફેફસાંમાં,$CO_2$ નું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ ઓછું હોય છે,જે ક્લોરાઇડ શિફ્ટ (હેમ્બર્ગર ઘટના) ની ઉલટી પ્રક્રિયાને પ્રેરે છે.
$HCO_3^-$ આયનો પ્લાઝ્મામાંથી $RBC$ માં પ્રવેશે છે અને તેના બદલામાં $Cl^-$ આયનો $RBC$ માંથી બહાર નીકળીને પ્લાઝ્મામાં જાય છે.
$RBC$ ની અંદર,$HCO_3^-$ એ $H^+$ સાથે જોડાઈને $H_2CO_3$ બનાવે છે,જે કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચક દ્વારા $H_2O$ અને $CO_2$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.
આ $CO_2$ ત્યારબાદ $RBC$ માંથી બહાર નીકળીને વાયુકોષ્ઠોમાં પ્રસરણ પામે છે અને ઉચ્છવાસ દ્વારા બહાર નીકળે છે.
તેથી,$CO_2$ ને દૂર કરવાની પ્રક્રિયામાં $HCO_3^-$ આયનોનો $RBC$ માં પ્રવેશ સામેલ છે.

(D) શ્વસન રંજકદ્રવ્યો એ વિશિષ્ટ અણુઓ છે જે રુધિરમાં $O_2$ અને $CO_2$ જેવા શ્વસન વાયુઓના વહનને સરળ બનાવે છે.
$1$. તે ખરેખર રંગીન રંજકદ્રવ્યો છે (દા.ત.,હિમોગ્લોબિન લાલ રંગનું હોય છે).
$2$. તેઓ શ્વસન વાયુઓ સાથે જોડાવા માટે ઉચ્ચ આકર્ષણ ધરાવે છે.
$3$. તે સંયુગ્મી પ્રોટીન છે જે ધાતુ આયન ધરાવે છે (દા.ત.,હિમોગ્લોબિનમાં $Fe^{2+}$,હિમોસાયનિનમાં $Cu^{2+}$).
આપેલા તમામ વિધાનો ($A$,$B$,અને $C$) વૈજ્ઞાનિક રીતે સાચા હોવાથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું વિયોજન 'બોહર અસર' (Bohr effect) દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.
બોહર અસર મુજબ,$CO_2$ ની સાંદ્રતામાં વધારો,$H^+$ આયનની સાંદ્રતામાં વધારો (જેના કારણે $pH$ ઘટે છે),અને તાપમાનમાં વધારો ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે.
આ ફેરફાર સૂચવે છે કે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટે છે,જેનાથી ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું વિયોજન વધે છે.
તેથી,જો રુધિરનું $pH$ ઘટે (એસિડિક બને),તો પેશીઓમાં ઓક્સિજન મુક્ત કરવા માટે ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું વિયોજન વધે છે.

(D) $Bohr$ અસર એ ઘટનાનું વર્ણન કરે છે જેમાં $CO_2$ ની સાંદ્રતામાં વધારો અથવા $pH$ માં ઘટાડો (એસિડિટીમાં વધારો) હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટાડે છે.
ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન ડિસોસિએશન કર્વનું આ જમણી તરફનું સ્થળાંતર એવા પેશીઓમાં ઓક્સિજન મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે જ્યાં ચયાપચયની પ્રક્રિયા વધુ હોય છે.
તેથી,$Bohr$ અસર એ મૂળભૂત રીતે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન-બંધન ક્ષમતા પર $CO_2$ અને $H^+$ આયનોની અસર છે.

(D) કોષીય શ્વસન દરમિયાન,$CO_2$ ચયાપચયની આડપેદાશ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે. તે રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે વહન પામે છે:
$1$. પ્લાઝ્મામાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે $(7\%)$.
$2$. હિમોગ્લોબિન સાથે કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે જોડાઈને $(20-25\%)$.
$3$. પ્લાઝ્મામાં બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ તરીકે $(70\%)$.
તેથી,$CO_2$ નો મુખ્ય ભાગ બાયકાર્બોનેટ આયનોના સ્વરૂપમાં વહન પામે છે.

(A) ફેફસામાં,આ પ્રક્રિયા પેશીઓમાં થતા ક્લોરાઇડ શિફ્ટ (હેમબર્ગર ઘટના) થી ઉલટી હોય છે.
ફેફસાના સ્તરે,$CO_2$ નું આંશિક દબાણ ઓછું હોય છે.
$HCO_3^-$ આયનો પ્લાઝ્મામાંથી $RBC$ માં પ્રવેશે છે અને $H^+$ આયનો સાથે જોડાઈને $H_2CO_3$ બનાવે છે,જે ત્યારબાદ $H_2O$ અને $CO_2$ માં વિભાજિત થાય છે અને ઉચ્છવાસ દ્વારા બહાર નીકળે છે.
વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે,$Cl^-$ આયનો $RBC$ માંથી પાછા પ્લાઝ્મામાં જાય છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયામાં ક્લોરાઇડ આયનો $RBC$ માંથી પ્લાઝ્મામાં જાય છે.

(D) $CO_2$ નું રુધિરમાં વહન મુખ્યત્વે ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ તરીકે,મુખ્યત્વે રુધિરરસમાં સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ $(NaHCO_3)$ સ્વરૂપે,જે $CO_2$ ના વહનનો લગભગ $70\%$ હિસ્સો ધરાવે છે.
$2$. કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન $(Hb-CO_2)$ તરીકે,જેમાં $CO_2$ હિમોગ્લોબિનના એમિનો સમૂહ સાથે જોડાય છે,જે લગભગ $20-25\%$ વહન માટે જવાબદાર છે.
$3$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ અથવા દ્રાવ્ય $CO_2$ તરીકે,જે લગભગ $7\%$ વહન કરે છે.
આમ,આ તમામ સ્વરૂપો $CO_2$ ના વહનમાં સામેલ હોવાથી,સાચો જવાબ $D$ છે.

(B) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું રુધિરમાં વહન ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય વાયુ સ્વરૂપે (આશરે $7\%$).
$2$. કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે,જ્યાં $CO_2$ હિમોગ્લોબિનના એમિનો સમૂહ સાથે જોડાય છે (આશરે $20-25\%$).
$3$. બાયકાર્બોનેટ્સ $(HCO_3^-)$ તરીકે,જે વહનનું મુખ્ય સ્વરૂપ છે (આશરે $70\%$). રક્તકણોમાં રહેલ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચક $CO_2$ અને $H_2O$ નું $HCO_3^-$ અને $H^+$ આયનોમાં રૂપાંતર કરવામાં મદદ કરે છે.

(B) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર એ એક સિગ્મોઇડ વક્ર છે જે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ અને હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની સંતૃપ્તિની ટકાવારી વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
આ વક્ર દર્શાવે છે કે કેવી રીતે વિવિધ શારીરિક પરિસ્થિતિઓ જેવી કે $pH$,તાપમાન અને $pCO_2$ માં ફેરફાર થવાથી ઓક્સિજન માટે હિમોગ્લોબિનની આકર્ષણ શક્તિ બદલાય છે.
તેથી,વિયોજન વક્ર ખાસ કરીને ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના જોડાણ અને મુક્તિ સાથે સંકળાયેલ છે.

(A) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે વહન થાય છે:
$1$. પ્લાઝ્મામાં ઓગળેલા સ્વરૂપે: આશરે $7\%$ $CO_2$ પ્લાઝ્મા દ્વારા ઓગળેલા સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે: લગભગ $20-25\%$ $CO_2$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
$3$. બાયકાર્બોનેટ તરીકે: $CO_2$ નો મોટો ભાગ (આશરે $70-75\%$) પ્લાઝ્મા અને $RBC$ માં બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ સ્વરૂપે વહન પામે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $75\%$ છે.

(B) હિમોગ્લોબિન $O_2$ ની તુલનામાં $CO_2$ માટે નોંધપાત્ર રીતે વધુ આકર્ષણ ધરાવે છે.
વાસ્તવમાં,હિમોગ્લોબિનની $CO_2$ માટેની આકર્ષણ શક્તિ $O_2$ કરતા લગભગ $20$ થી $25$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ગુણધર્મ પેશીઓમાંથી ફેફસાં સુધી $CO_2$ ના વહન માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

(C) કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ એક ઝેરી વાયુ છે જે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા $CO$ માટેની આત્મીયતા ઘણી વધારે હોય છે.
આ આત્મીયતા $O_2$ ની સરખામણીમાં $CO$ માટે આશરે $200$ થી $210$ ગણી વધારે હોય છે.
આ કારણોસર, $CO$ ની ઓછી સાંદ્રતા પણ રક્તમાં ઓક્સિજનના વહનને અસરકારક રીતે અવરોધે છે, જેનાથી પેશીઓમાં હાયપોક્સિયા (ઓક્સિજનની ઉણપ) થાય છે અને મૃત્યુ પણ થઈ શકે છે.

(B) જ્યારે હિમોગ્લોબિન કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ સાથે જોડાય છે ત્યારે કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન બને છે.
કાર્બન મોનોક્સાઇડની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન કરતા આશરે $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન નામનું સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે,જે ઓક્સિજનને હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાતા અટકાવે છે,જેના પરિણામે હાયપોક્સિયા અને જીવલેણ સ્થિતિ સર્જાઈ શકે છે.
તેથી,કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિનનું ઉચ્ચ સ્તર કાર્બન મોનોક્સાઇડના ઝેરનું સૂચન કરે છે.

(B) પેશીઓ પાસે પહોંચતું રુધિર ઓક્સિજનયુક્ત હોય છે અને તેમાં દર $100\,ml$ રુધિરે આશરે $48\,ml$ $CO_2$ હોય છે.
જ્યારે રુધિર પેશીઓમાંથી પસાર થાય છે,ત્યારે તે કોષીય શ્વસન દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ $CO_2$ મેળવે છે.
સરેરાશ,દર $100\,ml$ રુધિર પેશીઓમાંથી $3.7\,ml$ $CO_2$ મેળવે છે,જેના પરિણામે શિરાયુક્ત રુધિરમાં દર $100\,ml$ રુધિરે આશરે $51.7\,ml$ $CO_2$ હોય છે.
તેથી,પેશીઓ દ્વારા રુધિરમાં ઉમેરવામાં આવતો $CO_2$ નો જથ્થો દર $100\,ml$ દીઠ $3.7\,ml$ છે.

(D) હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ એ શ્વસન રંજકદ્રવ્ય છે જે રુધિરમાં વાયુઓનું વહન કરે છે.
તે ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
જોકે,હિમોગ્લોબિનની કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા (આત્મીયતા) ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા આશરે $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે મજબૂતીથી જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે,જે ખૂબ જ સ્થાયી સંયોજન છે.
આના કારણે હિમોગ્લોબિન ઓક્સિજન સાથે જોડાઈ શકતું નથી,જેના પરિણામે પેશીઓમાં હાયપોક્સિયા (ઓક્સિજનની ઉણપ) થાય છે અને કાર્બન મોનોક્સાઈડનું ઝેર જીવલેણ બની શકે છે.

(A) $CO_2$ નું રુધિર દ્વારા ત્રણ સ્વરૂપોમાં વહન થાય છે:
$1$. આશરે $7\%$ રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે.
$2$. આશરે $23\%$ કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે.
$3$. આશરે $70\%$ બાયકાર્બોનેટ આયનો સ્વરૂપે.
તેથી,$CO_2$ નો મોટો ભાગ બાયકાર્બોનેટ આયનોના સ્વરૂપમાં વહન પામે છે.

(B) હેમબર્ગર ઘટનાને ક્લોરાઇડ શિફ્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
પ્લાઝ્માની સ્થિર વિદ્યુતીય તટસ્થતા (electrostatic neutrality) જાળવી રાખવા માટે,ક્લોરાઇડ આયનો $(Cl^-)$ પ્લાઝ્મામાંથી $RBCs$ માં પ્રસરણ પામે છે,જેના બદલામાં બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ $RBCs$ માંથી બહાર પ્લાઝ્મામાં જાય છે.
આ પ્રક્રિયા ત્યારે થાય છે જ્યારે ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર ઓક્સિજનવિહીન બને છે,જેના પરિણામે $RBCs$ માં ક્લોરાઇડનું પ્રમાણ વધે છે.

(C) કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન $(COHb)$ નામનું એક સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે.
$CO$ ની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન કરતા લગભગ $200-250$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ઉચ્ચ આકર્ષણને કારણે,$CO$ ઓક્સિજન કરતા વધુ સરળતાથી હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે અને ઓક્સિજન માટેની બાઈન્ડિંગ સાઇટ્સને બ્લોક કરી દે છે.
આનાથી ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનતું અટકે છે,જેના પરિણામે લોહીની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતા ઘટી જાય છે અને પેશીઓમાં ઓક્સિજનની અછત (હાયપોક્સિયા) સર્જાય છે,જે મૃત્યુનું કારણ બની શકે છે.

(B) કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ ની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન $({O_2})$ ની સરખામણીમાં આશરે $210$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન નામનું અત્યંત સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે.
આ બંધન ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના બંધન કરતા ઘણું મજબૂત હોવાથી,હિમોગ્લોબિન શરીરના પેશીઓ સુધી ઓક્સિજન પહોંચાડવામાં અસમર્થ બને છે.
આના પરિણામે કોષીય હાયપોક્સિયા (ઓક્સિજનની અછત) સર્જાય છે,જેને શરીર ગૂંગળામણ તરીકે અનુભવે છે.

(B) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચકની હાજરીમાં પાણી $(H_2O)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયા પ્રતિવર્તી છે: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$.
રુધિરમાં, હિમોગ્લોબિન બફર તરીકે કાર્ય કરે છે. જ્યારે $H^+$ આયનો ઉત્પન્ન થાય છે, ત્યારે હિમોગ્લોબિન તેમને તટસ્થ કરે છે, જેથી એસિડિટીમાં નોંધપાત્ર વધારો થતો નથી.
પોટેશિયમ આયનો $(K^+)$ ક્લોરાઇડ શિફ્ટ (હેમબર્ગર ઘટના) માં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે અને રક્તકણની પટલની આરપાર આયનોની આપ-લે કરીને વિદ્યુત તટસ્થતા જાળવી રાખે છે, જે $pH$ નું નિયમન કરવામાં અને પ્લાઝ્મામાં કાર્બોનિક એસિડનો વધારો અટકાવવામાં મદદ કરે છે.

(A) હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા રુધિરના $pH$ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે,જેને બોહર અસર (Bohr effect) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$pH$ માં વધારો (આલ્કલાઇન સ્થિતિ) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને ડાબી તરફ ખસેડે છે,જે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિમાં વધારો કરે છે.
$pH$ $8$ પર,રુધિર સામાન્ય શારીરિક $pH$ $(7.4)$ કરતા વધુ આલ્કલાઇન બને છે.
આ વધેલી આકર્ષણ શક્તિને કારણે પેશીઓના સ્તરે ઓક્સિહિમોગ્લોબિન માટે ઓક્સિજન મુક્ત કરવું મુશ્કેલ બને છે.
તેથી,પેશીઓને પૂરતો ઓક્સિજન મળશે નહીં કારણ કે ઓક્સિહિમોગ્લોબિન અસરકારક રીતે ઓક્સિજન અને હિમોગ્લોબિનમાં વિયોજિત થશે નહીં.

(B) ઓક્સિજનનું વહન મુખ્યત્વે રુધિરમાં રહેલા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને થાય છે,જે $RBCs$ (રક્તકણો) માં જોવા મળતું શ્વસન રંજકદ્રવ્ય છે.
આશરે $97\%$ ઓક્સિજનનું વહન $RBCs$ દ્વારા ઓક્સીહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે થાય છે,જ્યારે બાકીનો $3\%$ ઓક્સિજન રુધિરરસમાં ઓગળેલા સ્વરૂપે વહન પામે છે.

(D) રુધિરમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું વહન ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. પ્લાઝ્મામાં ઓગળેલા વાયુ સ્વરૂપે $(7\%)$.
$2$. હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાયેલા કાર્બેમિનો-હિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે $(20-25\%)$.
$3$. પ્લાઝ્મામાં બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ સ્વરૂપે $(70\%)$.
આમ,$CO_2$ નો મોટો ભાગ પ્લાઝ્મામાં બાયકાર્બોનેટ આયનો તરીકે વહન પામે છે,તેથી સાચો જવાબ પ્લાઝ્મા છે.

(A) હિમોગ્લોબિનમાં આયર્ન (લોહ) ધરાવતું રંજકદ્રવ્ય 'હિમ' હોય છે,જે ઓક્સિજન સાથે ઉચ્ચ આકર્ષણ ધરાવે છે,જેનાથી તે રુધિરમાં ઓક્સિજનને સરળતાથી જોડી અને વહન કરી શકે છે.
તેની સરખામણીમાં,હિમોસાયનિન એ કોપર (તાંબુ) ધરાવતું શ્વસન રંજકદ્રવ્ય છે.
સામાન્ય રીતે,કોપર-આધારિત રંજકદ્રવ્યો આયર્ન-આધારિત હિમોગ્લોબિનની તુલનામાં ઓક્સિજન માટે ઓછું આકર્ષણ ધરાવે છે.
તેથી,જો હિમોગ્લોબિનને હિમોસાયનિન દ્વારા બદલવામાં આવે,તો રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતા ઘટી જશે,એટલે કે તે ઓછો ઓક્સિજન વહન કરશે.

(A) રુધિરમાં વિવિધ બફર સિસ્ટમ્સ હોય છે,મુખ્યત્વે બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ $(HCO_3^-/H_2CO_3)$ અને હિમોગ્લોબિન,જે રુધિરના $pH$ ને મર્યાદિત શ્રેણી $(7.35-7.45)$ માં જાળવી રાખવામાં મદદ કરે છે.
જ્યારે $CO_2$ રુધિરમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે $H^+$ અને $HCO_3^-$ માં વિભાજિત થાય છે.
બફર સિસ્ટમ્સ વધારાના $H^+$ આયનોને તટસ્થ કરે છે,જે $pH$ માં નોંધપાત્ર ઘટાડો અટકાવે છે અને રુધિરને એસિડિક બનતા અટકાવે છે.

(A) કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbCO)$ બનાવે છે.
હિમોગ્લોબિનની $CO$ માટેની આત્મીયતા ઓક્સિજન $(O_2)$ માટેની તેની આત્મીયતા કરતા આશરે $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ઉચ્ચ આત્મીયતાને કારણે, $CO$ અસરકારક રીતે હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનને દૂર કરે છે, જેના પરિણામે હાયપોક્સિયા અને પેશીઓને નુકસાન થાય છે.

(C) $CO$ (કાર્બન મોનોક્સાઈડ) એ $CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઈડ) કરતા ઘણું વધારે ઝેરી છે કારણ કે તેની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન કરતા ઘણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સીહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
આ જોડાણ ઓક્સિજન અને હિમોગ્લોબિનના જોડાણ કરતા ઘણું મજબૂત અને સ્થિર હોય છે.
પરિણામે,શરીરના પેશીઓ સુધી ઓક્સિજન પહોંચાડવા માટે ઉપલબ્ધ હિમોગ્લોબિનનું પ્રમાણ ખૂબ જ ઘટી જાય છે,જેના કારણે પેશીઓમાં ઓક્સિજનની અછત (hypoxia) સર્જાય છે અને તે જીવલેણ સાબિત થઈ શકે છે.

(C) કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ ની ઓક્સિજન કરતા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઘણી વધારે હોય છે. જ્યારે તે શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન નામનું ખૂબ જ સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે. આ પ્રક્રિયા હિમોગ્લોબિનને ઓક્સિજન સાથે જોડાતા અટકાવે છે,જેનાથી શરીરના પેશીઓ સુધી ઓક્સિજનનું વહન અટકી જાય છે. $CO$ ના લાંબા સમય સુધી શ્વાસમાં લેવાથી ગંભીર હાયપોક્સિયા થઈ શકે છે અને મૃત્યુ પણ થઈ શકે છે.

(D) હિમોગ્લોબીન એ રક્તકણો $(RBCs)$ માં જોવા મળતું એક જટિલ પ્રોટીન છે.
તેમાં આયર્ન (લોહતત્વ) હોય છે અને તે શ્વસનરંજક તરીકે કાર્ય કરે છે કારણ કે તે ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને ઓક્સીહિમોગ્લોબીન બનાવે છે,જે ફેફસાંમાંથી શરીરના વિવિધ પેશીઓ સુધી ઓક્સિજનના વહનમાં મદદ કરે છે.
તેથી,તેને શ્વસનરંજક તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(D) કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ ની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા લગભગ $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સીહિમોગ્લોબિન $(HbCO)$ બનાવે છે.
આ બંધન ઓક્સીહિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ કરતા ઘણું વધારે સ્થાયી હોય છે,જેનો અર્થ છે કે $CO$ હિમોગ્લોબિનમાંથી સરળતાથી અલગ થતું નથી.
પરિણામે,રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે,જેના કારણે પેશીઓમાં ઓક્સિજનની અછત (હાયપોક્સિયા) સર્જાય છે અને મૃત્યુ પણ થઈ શકે છે.

(A) હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ મુખ્યત્વે $O_2$ ના આંશિક દબાણ સાથે સંબંધિત છે.
ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર (oxygen dissociation curve) મુજબ,જેમ $O_2$ નું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ વધે છે,તેમ હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ વધે છે.
અન્ય પરિબળો જેવા કે $pCO_2$,$H^+$ આયનોનું સંકેન્દ્રણ અને તાપમાન પણ આ જોડાણને અસર કરે છે (જેમ કે બોહર અસર - Bohr effect માં જોવા મળે છે),પરંતુ ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના નિર્માણ માટેનું પ્રાથમિક પરિબળ $O_2$ નું આંશિક દબાણ છે.

(D) માનવ શરીરમાં,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે વહન થાય છે:
$1$. પ્લાઝ્મામાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે: આશરે $7\%$ $CO_2$ દ્રાવ્ય અવસ્થામાં વહન પામે છે.
$2$. કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે: લગભગ $20-25\%$ $CO_2$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
$3$. બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ તરીકે: $CO_2$ નો મોટો ભાગ,આશરે $70\%$,પ્લાઝ્મામાં બાયકાર્બોનેટ આયનોના સ્વરૂપમાં વહન પામે છે.
તેથી,સાચો ટકાવારી દર $70\%$ છે.

(C) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિઘટન વક્ર એવી પરિસ્થિતિઓમાં જમણી બાજુ ખસે છે જે હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના મુક્ત થવાને પ્રોત્સાહન આપે છે,જેને $Bohr$ અસર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
વક્રને જમણી બાજુ ખસેડતા પરિબળોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. $PCO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ) માં વધારો.
$2$. $H^+$ સાંદ્રતામાં વધારો (જે $pH$ માં ઘટાડો સૂચવે છે).
$3$. તાપમાનમાં વધારો.
$4$. $2,3-DPG$ (ડાયફોસ્ફોગ્લિસરીક એસિડ) માં વધારો.
તેથી,પરિબળો $(a)$ અને $(c)$ સાચા છે,જ્યારે $(b)$ અને $(d)$ વક્રને ડાબી બાજુ ખસેડશે.

(A) ક્લોરાઈડ શિફ્ટ,જેને $Hamburger$ ઘટના તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે $CO_2$ ના વહન દરમિયાન વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે રુધિરમાં થાય છે.
જ્યારે $CO_2$ એ $RBC$ માં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે $H^+$ અને $HCO_3^-$ માં વિભાજિત થાય છે.
આયનીય સંતુલન જાળવવા માટે,$HCO_3^-$ આયનો $RBC$ માંથી બહાર નીકળીને રૂધિરરસમાં જાય છે,અને વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે તેટલી જ સંખ્યામાં $Cl^-$ આયનો રૂધિરરસમાંથી $RBC$ માં પ્રવેશે છે.
તેથી,ક્લોરાઈડ શિફ્ટ એ $Cl^-$ નું રૂધિરરસમાંથી $RBC$ તરફનું હલનચલન દર્શાવે છે.