Transport of gases Questions in Gujarati

(A) રક્તકણો $(RBCs)$ માં, કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$ પાણી $(H_2O)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયા $Carbonic \, anhydrase$ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
આ ઉત્સેચક રક્તકણોમાં ખૂબ જ ઊંચી સાંદ્રતામાં અને રુધિરરસમાં અલ્પ માત્રામાં જોવા મળે છે.
તે $CO_2$ ના જલીયકરણને સરળ બનાવીને $H_2CO_3$ બનાવે છે, જે ત્યારબાદ બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ અને હાઈડ્રોજન આયનો $(H^+)$ માં વિયોજિત થાય છે.

(D) માનવ રુધિરનું $pH$ મૂલ્ય $7.35$ થી $7.45$ ની સાંકડી મર્યાદામાં જળવાઈ રહે છે,જે સહેજ આલ્કલાઈન (બેઝિક) હોય છે.
આ સહેજ આલ્કલાઈન વાતાવરણ શ્વસન વાયુઓના કાર્યક્ષમ વહન માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.
જો રુધિર વધુ પડતું એસિડિક કે વધુ પડતું આલ્કલાઈન બની જાય,તો તે હિમોગ્લોબિનની $O_2$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા અને બાયકાર્બોનેટ આયનો તરીકે $CO_2$ ના વહનમાં અવરોધ ઊભો કરે છે.
તેથી,વાયુઓના કાર્યક્ષમ વિનિમય માટે રુધિરની પ્રકૃતિ સહેજ આલ્કલાઈન હોવી જોઈએ.

(B) ક્લોરાઈડ શિફ્ટ,જેને હેમ્બર્ગરની ઘટના તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ ના વહન દરમિયાન વિદ્યુત તટસ્થતા જાળવવા માટે રુધિરમાં થાય છે.
જ્યારે $CO_2$ રક્તકણોમાં પ્રસરણ પામે છે,ત્યારે તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ અને હાઇડ્રોજન આયનો $(H^+)$ માં વિભાજિત થાય છે.
આયનીય સંતુલન જાળવવા માટે,બાયકાર્બોનેટ આયનો રક્તકણોમાંથી બહાર પ્લાઝ્મામાં જાય છે અને ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^-)$ પ્લાઝ્મામાંથી રક્તકણોમાં પ્રવેશે છે.
તેથી,ક્લોરાઈડ શિફ્ટ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જે બાયકાર્બોનેટ આયનોના સ્વરૂપમાં $CO_2$ ના વહનને સરળ બનાવે છે.

(C) માનવ રુધિરમાં ઓક્સિજન $(O_2)$ નું વહન બે રીતે થાય છે:
$1$. આશરે $3\%$ $O_2$ રુધિરરસ (પ્લાઝ્મા) દ્વારા દ્રાવ્ય સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. આશરે $97\%$ $O_2$ રક્તકણો $(RBCs)$ માં રહેલા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે વહન પામે છે.
તેથી,હિમોગ્લોબિન દ્વારા વહન પામતા $O_2$ ની ટકાવારી $97\%$ છે.

(C) $CO_2$ ના વહન દરમિયાન,કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ ઉત્સેચકની પ્રક્રિયાને કારણે $RBCs$ ની અંદર $HCO_3^-$ આયનો બને છે.
આયનીય સંતુલન જાળવવા માટે,$HCO_3^-$ આયનો $RBCs$ માંથી બહાર રુધિરરસમાં પ્રસરણ પામે છે અને તેના બદલામાં,$Cl^-$ આયનો રુધિરરસમાંથી $RBCs$ માં દાખલ થાય છે.
આ ઘટનાને ક્લોરાઈડ શિફ્ટ અથવા હેમ્બર્ગરની ઘટના તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) ઓક્સિહિમોગ્લોબીનનું નિર્માણ વાયુકોષ્ઠોમાં થાય છે જ્યાં ઓક્સિજન હિમોગ્લોબીન સાથે જોડાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઊંચા આંશિક દબાણ $(PO_2)$,નીચા કાર્બન ડાયોક્સાઇડના આંશિક દબાણ $(PCO_2)$,નીચી હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતા $(H^+)$ અને નીચા તાપમાન દ્વારા અનુકૂળ બને છે.
આ પરિસ્થિતિઓ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબીન વિયોજન વક્રને ડાબી બાજુ ખસેડે છે,જે હિમોગ્લોબીન સાથે $O_2$ ના જોડાણને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેનાથી વિપરીત,ઊંચું $PCO_2$,ઊંચી $H^+$ સાંદ્રતા અને ઊંચું તાપમાન પેશીઓમાં ઓક્સિહિમોગ્લોબીનના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે.

(B) ઓક્સિજન વિઘટન વક્ર એવી પરિસ્થિતિઓમાં જમણી તરફ ખસે છે જે હિમોગ્લોબિનમાંથી પેશીઓમાં ઓક્સિજનના મુક્ત થવાને પ્રોત્સાહન આપે છે. આ ઘટનાને બોહર અસર (Bohr effect) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
જમણી તરફના વિચલન માટે જવાબદાર પરિબળો:
$1$. $CO_2$ ના સંકેન્દ્રણમાં વધારો ($CO_2$ નું આંશિક દબાણ).
$2$. $pH$ માં ઘટાડો ($H^+$ સંકેન્દ્રણ અથવા એસિડિટીમાં વધારો).
$3$. તાપમાનમાં વધારો.
$4$. $2,3-BPG$ ના સ્તરમાં વધારો.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$CO_2$ ના સંકેન્દ્રણમાં વધારો ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના વિઘટનને પ્રોત્સાહન આપે છે,જેનાથી વક્ર જમણી તરફ ખસે છે.

(A) માનવ શરીરમાં,$CO_2$ નું વહન રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. પ્લાઝ્મામાં ઓગળેલા વાયુ સ્વરૂપે $(7\%)$.
$2$. હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાયેલા કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે $(20-25\%)$.
$3$. પ્લાઝ્મામાં બાયકાર્બોનેટ્સ $(HCO_3^-)$ સ્વરૂપે $(70\%)$.
આમ,$CO_2$ નો મોટો ભાગ બાયકાર્બોનેટ્સ તરીકે વહન પામે છે,તેથી સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(A) હિમોગ્લોબિનનો ઓક્સિજન ડિસોસિએશન વક્ર $S$-આકારનો હોય છે,જેને તકનીકી રીતે $Sigmoid$ વક્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ આકાર એટલા માટે જોવા મળે છે કારણ કે હિમોગ્લોબિન સાથે $O_2$ ના એક અણુનું જોડાણ બાકીના હિમ જૂથોની $O_2$ માટેની આકર્ષણ શક્તિમાં વધારો કરે છે,જેને સહકારી જોડાણ (cooperative binding) કહેવામાં આવે છે.
જેમ જેમ ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ વધે છે,તેમ તેમ હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથે સંતૃપ્ત થવાની ટકાવારી વધે છે,જેના પરિણામે આ લાક્ષણિક $Sigmoid$ આકાર પ્રાપ્ત થાય છે.

(B) કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ ઉત્સેચક $RBC$ (રક્તકણો) ની અંદર ખૂબ જ ઊંચી સાંદ્રતામાં જોવા મળે છે.
તે રુધિરરસમાં પણ અલ્પ માત્રામાં હાજર હોય છે.
આ ઉત્સેચક $CO_2$ ના વહનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે, જે નીચે મુજબની પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપિત કરે છે: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$.
$RBC$ માં તેની વધુ સાંદ્રતાને કારણે, આ પ્રક્રિયા ઝડપથી થાય છે, જે વાયુઓના કાર્યક્ષમ વિનિમયમાં મદદ કરે છે.

(A) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર એ સિગ્મોઇડ ($S$-આકારનો) વક્ર છે.
જે પરિબળો વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે તેમાં $PCO_2$ માં વધારો,$H^+$ આયનોની સાંદ્રતામાં વધારો (pH માં ઘટાડો) અને તાપમાનમાં વધારો સામેલ છે.
તેનાથી વિપરીત,જે પરિબળો વક્રને ડાબી તરફ ખસેડે છે તેમાં $PCO_2$ માં ઘટાડો,$H^+$ આયનોની સાંદ્રતામાં ઘટાડો (pH માં વધારો) અને તાપમાનમાં ઘટાડો સામેલ છે.
તેથી,જ્યારે તાપમાન ઘટે છે,ત્યારે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા (affinity) વધે છે,જેના કારણે વક્ર ડાબી તરફ ખસે છે.

(A) હિમોગ્લોબિન એ રક્તકણોમાં જોવા મળતું ચતુર્થક પ્રોટીન છે જે ઓક્સિજનના વહન માટે જવાબદાર છે.
દરેક હિમોગ્લોબિન અણુ $4$ પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાઓ (બે આલ્ફા અને બે બીટા શૃંખલાઓ) ધરાવે છે.
દરેક શૃંખલામાં એક હિમ સમૂહ હોય છે જેની મધ્યમાં આયર્ન $(Fe^{2+})$ પરમાણુ આવેલો હોય છે.
દરેક હિમ સમૂહ $O_2$ ના એક અણુ સાથે જોડાઈ શકતું હોવાથી,હિમોગ્લોબિનનો એક અણુ મહત્તમ $4$ અણુઓ $O_2$ નું વહન કરીને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.

(D) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન ડિસોસિએશન વક્ર (બોહર અસર) એવી પરિસ્થિતિઓમાં જમણી તરફ ખસે છે જે હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના મુક્ત થવાને પ્રોત્સાહન આપે છે.
આ પરિસ્થિતિઓમાં $PCO_2$ માં વધારો,હાઇડ્રોજન આયન સંકેન્દ્રણમાં વધારો (એસિડિકતામાં વધારો),તાપમાનમાં વધારો અને $2,3-BPG$ માં વધારોનો સમાવેશ થાય છે.
હાઇડ્રોજન આયન સંકેન્દ્રણમાં વધારો એ $pH$ માં ઘટાડાને અનુરૂપ હોવાથી,$pH$ માં ઘટાડો થવાથી વક્ર જમણી તરફ ખસે છે.
તેનાથી વિપરીત,એસિડિકતામાં ઘટાડો (અથવા $pH$ માં વધારો) અથવા $CO_2$ ના સંકેન્દ્રણમાં ઘટાડો વક્રને ડાબી તરફ ખસેડે છે.
તેથી,જ્યારે $pH$ ઘટે છે ત્યારે વક્ર જમણી તરફ ખસે છે.

(B) $Hamburger$ શીફ્ટ એ રુધિરાભિસરણ તંત્રમાં થતી એક પ્રક્રિયા છે,જે રક્તકણો $(RBCs)$ ની પટલ દ્વારા બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ અને ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ ના વિનિમયને દર્શાવે છે.
જ્યારે બાયકાર્બોનેટ આયનો $RBCs$ માંથી રુધિરરસ (પ્લાઝમા) માં પ્રસરણ પામે છે,ત્યારે કોષની વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવી રાખવા માટે ક્લોરાઈડ આયનો $RBCs$ ની અંદર પ્રસરણ પામે છે.
આ ઘટનાને સામાન્ય રીતે $Chloride$ શીફ્ટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે વહન પામે છે:
$1$. બાયકાર્બોનેટ તરીકે: લગભગ $70\%$ $CO_2$ રુધિરરસ અને રક્તકણોમાં બાયકાર્બોનેટ સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. કાર્બામિનો-હિમોગ્લોબિન તરીકે: લગભગ $20-25\%$ $CO_2$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને વહન પામે છે.
$3$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે: લગભગ $7\%$ $CO_2$ રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય અવસ્થામાં વહન પામે છે.
આથી,પેશીઓમાંથી મુક્ત થતો મોટાભાગનો $CO_2$ બાયકાર્બોનેટ સ્વરૂપે વહન પામે છે.

(C) ક્લોરાઈડ શિફ્ટ,જેને હેમ્બર્ગર ઘટના તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે કાર્બન ડાયોક્સાઈડના વહન દરમિયાન વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે રક્તકણો (RBCs) માં જોવા મળે છે.
જ્યારે $CO_2$ રક્તકણોમાં પ્રસરણ પામે છે,ત્યારે તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે હાઈડ્રોજન આયનો $(H^+)$ અને બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ માં વિભાજિત થાય છે.
આયનીય સંતુલન જાળવવા માટે,$HCO_3^-$ આયનો રક્તકણોમાંથી બહાર રુધિરરસ (પ્લાઝ્મા) માં પ્રસરણ પામે છે અને તેના બદલામાં,ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^-)$ પ્લાઝ્મામાંથી રક્તકણોમાં પ્રવેશ કરે છે.
તેથી,ક્લોરાઈડ શિફ્ટ ખાસ કરીને $HCO_3^-$ આયનોના વહન સાથે સંકળાયેલ છે.

(C) $CO_2$ ના વહન દરમિયાન,તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે $H^+$ અને $HCO_3^-$ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે.
જો આ $H^+$ આયનોનો સંગ્રહ થાય,તો રુધિરની pH નોંધપાત્ર રીતે ઘટી જાય અને તે એસિડિક બની જાય.
જોકે,રુધિરમાં કાર્યક્ષમ બફર સિસ્ટમ્સ હોય છે,જેમાં મુખ્યત્વે હિમોગ્લોબિન બફર અને બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે.
આ બફર્સ વધારાના $H^+$ આયનોને તટસ્થ કરે છે,જેનાથી રુધિરની pH મર્યાદિત શારીરિક શ્રેણી (આશરે $7.4$) માં જળવાઈ રહે છે.
તેથી,રુધિરમાં બફરની હાજરી રુધિરને એસિડિક બનતા અટકાવે છે.

(D) હાલ્ડેન અસર એ સમજાવે છે કે ફેફસાંમાં રુધિરનું ઓક્સિજનેશન કેવી રીતે હિમોગ્લોબિનમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડને દૂર કરે છે,જે $CO_2$ ના નિકાલમાં વધારો કરે છે. તેનાથી વિપરીત,પેશીઓમાં રુધિરનું ડી-ઓક્સિજનેશન $CO_2$ વહન કરવાની તેની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે. આ ઘટના મુખ્યત્વે હિમોગ્લોબિનની સ્થિતિ દ્વારા સંચાલિત થાય છે. જ્યારે હિમોગ્લોબિન ઓક્સિજનયુક્ત હોય છે (ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે),ત્યારે તે વધુ પ્રબળ એસિડ બને છે,જે $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનોના મુક્ત થવાને પ્રોત્સાહન આપે છે. તેથી,હાલ્ડેન અસર ઓક્સિહિમોગ્લોબિનની હાજરી અથવા ગેરહાજરીને કારણે થાય છે.

(C) જ્યારે રુધિર એસિડિક બને છે (હાઈડ્રોજન આયન $H^+$ ની સાંદ્રતા અથવા $PCO_2$ માં વધારાને કારણે),ત્યારે રુધિરનું $pH$ મૂલ્ય ઘટે છે.
બોહર અસર (Bohr effect) મુજબ,$pH$ માં ઘટાડો થવાથી ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર (dissociation curve) જમણી તરફ ખસે છે.
આ ફેરફાર સૂચવે છે કે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટે છે,જેનાથી પેશીઓને ઓક્સિજન મુક્ત કરવામાં સરળતા રહે છે.

(A) માનવ શરીરમાં,ઓક્સિજન $(O_2)$ નું વહન રુધિરમાં બે સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. રક્તકણો $(RBCs)$ માં રહેલા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને: લગભગ $97\%$ $O_2$ ઓક્સિહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય થઈને: બાકીનો $3\%$ $O_2$ રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય અવસ્થામાં વહન પામે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(A) બ્હોર અસર એ ઘટનાનું વર્ણન કરે છે જેમાં $CO_2$ ના સંકેન્દ્રણમાં વધારો અથવા $pH$ માં ઘટાડો (એસિડિટીમાં વધારો) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિઘટન વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે.
આ ફેરફાર સૂચવે છે કે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટે છે,જે પેશીઓમાં ઓક્સિજનના મુક્ત થવાની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.
તેનાથી વિપરીત,હાલ્ડેન અસર એ સમજાવે છે કે કેવી રીતે ફેફસાંમાં રુધિરનું ઓક્સિજનેશન હિમોગ્લોબિનમાંથી $CO_2$ ને દૂર કરે છે,જે પેશીઓમાં થતી પ્રક્રિયાથી વિરુદ્ધ છે.
તેથી,ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના વિઘટન પર $CO_2$ ના સંકેન્દ્રણની અસરને બ્હોર અસર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું વિઘટન મુખ્યત્વે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(PO_2)$ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે.
પેશીઓમાં,વાયુકોષ્ઠોની તુલનામાં $PO_2$ નીચું હોય છે.
જ્યારે રુધિર પેશીઓ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે નીચું $PO_2$ વાતાવરણ હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજન મુક્ત થવાને પ્રોત્સાહન આપે છે,જેના પરિણામે ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું હિમોગ્લોબિન અને ઓક્સિજનમાં વિઘટન થાય છે.
ઊંચું $PCO_2$,ઊંચી $H^+$ સાંદ્રતા (નીચું $pH$) અને ઊંચું તાપમાન જેવા અન્ય પરિબળો પણ આ વિઘટનને સરળ બનાવે છે,જેને બોહર અસર (Bohr effect) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ મુખ્યત્વે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ પર આધારિત છે.
જો કે,અન્ય પરિબળો જેવા કે કાર્બન ડાયોક્સાઈડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$,હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતા $(pH)$ અને તાપમાન પણ આ જોડાણને અસર કરે છે.
$pCO_2$ માં વધારો,$pH$ માં ઘટાડો (વધારે એસિડિકતા) અને તાપમાનમાં વધારો થવાથી ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર જમણી તરફ ખસે છે,જે હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના મુક્ત થવાની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.
તેથી,આપેલા તમામ પરિબળો હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને અસર કરે છે.

(A) હિમોગ્લોબિન ઓક્સિજન $(O_2)$ ની તુલનામાં કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ સાથે નોંધપાત્ર રીતે વધુ આકર્ષણ ધરાવે છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,હિમોગ્લોબિનની $CO$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા તેના $O_2$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા કરતા આશરે $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સીહિમોગ્લોબિન બનાવે છે,જે હિમોગ્લોબિનને ઓક્સિજન સાથે જોડાતા અટકાવે છે. આના પરિણામે પેશીઓમાં ઓક્સિજનની ઉણપ (હાયપોક્સિયા) સર્જાય છે અને તે જીવલેણ ઝેરનું કારણ બની શકે છે.

(D) હિમોગ્લોબિન સાથે $O_2$ નું જોડાણ મુખ્યત્વે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(P_{O_2})$ દ્વારા નક્કી થાય છે.
જો કે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(P_{CO_2})$,હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતા ($H^+$ સાંદ્રતા) અને તાપમાન જેવા અન્ય પરિબળો પણ આ જોડાણની ક્ષમતાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે.
ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર (oxygen dissociation curve) મુજબ,ઊંચું $P_{O_2}$,નીચું $P_{CO_2}$,નીચી $H^+$ સાંદ્રતા (ઊંચું $pH$) અને નીચું તાપમાન વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેનાથી વિપરીત,નીચું $P_{O_2}$,ઊંચું $P_{CO_2}$,ઊંચી $H^+$ સાંદ્રતા અને ઊંચું તાપમાન પેશીઓમાં ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,ચારેય પરિબળો $(a, b, c, d)$ હિમોગ્લોબિન સાથે $O_2$ ના જોડાણ અને વિયોજનની પ્રક્રિયામાં ફાળો આપે છે.

(B) કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ ની ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઘણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbCO)$ બનાવે છે.
આ જોડાણ ખૂબ જ સ્થાયી હોય છે અને તે હિમોગ્લોબિનને ઓક્સિજન સાથે જોડાતા અટકાવે છે.
પરિણામે,રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે,જેના કારણે શરીરના પેશીઓને મળતા ઓક્સિજનની પ્રાપ્યતા ઘટે છે,જે હાયપોક્સિયા (ઓક્સિજનની ઉણપ) પ્રેરે છે અને તે જીવલેણ સાબિત થઈ શકે છે.

(D) પૃષ્ઠવંશીઓમાં,$Hemoglobin$ એ રક્તકણો $(RBCs)$ માં જોવા મળતું મુખ્ય શ્વસનરંજક છે.
તે એક સંયુગ્મી પ્રોટીન છે જે $Globin$ નામના પ્રોટીન ભાગ અને $Heme$ નામના બિન-પ્રોટીન ભાગનું બનેલું છે.
$Hemoglobin$ ઓક્સિજન પ્રત્યે ઉચ્ચ આકર્ષણ ધરાવે છે અને ફેફસાંમાં $Oxyhemoglobin$ બનાવે છે,જે પછી ઓક્સિજનને પેશીઓ સુધી પહોંચાડે છે જ્યાં તે કોષીય શ્વસન માટે ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે.

(A) કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ ની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા લગભગ $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ રુધિરમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbCO)$ નામનું એક સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે.
આ બંધન ઓક્સિજન અને હિમોગ્લોબિન વચ્ચેના બંધન કરતા ઘણું મજબૂત હોવાથી,તે હિમોગ્લોબિનને ઓક્સિજન સાથે જોડાતા અટકાવે છે.
પરિણામે,રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે,જે પેશીઓમાં હાયપોક્સિયા (ઓક્સિજનની ઉણપ) તરફ દોરી જાય છે.

(C) હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન $(O_2)$ ની સરખામણીમાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ખૂબ જ વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન નામનું એક સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે.
આ સંયોજન ઓક્સિહિમોગ્લોબિન કરતા લગભગ $200$ થી $300$ ગણું વધુ સ્થાયી હોય છે.
આ ઉચ્ચ સ્થિરતાને કારણે,$CO$ હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનને જોડાતા અટકાવે છે,જે ગૂંગળામણ અને મૃત્યુનું કારણ બની શકે છે.

(C) સામાન્ય શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં,દર $100 \ ml$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર પેશીઓને આશરે $5 \ ml$ $O_2$ પૂરો પાડે છે.
ધમનીના $100 \ ml$ રુધિરમાં આશરે $20 \ ml$ $O_2$ વહન પામે છે,તેથી પૂરો પાડવામાં આવતો ઓક્સિજન $5 \ ml / 20 \ ml = 0.25$ એટલે કે રુધિર દ્વારા વહન પામતા કુલ ઓક્સિજનના $25\%$ છે.
આમ,એક પરિવહન દરમિયાન,રુધિર તેના ઓક્સિજનના જથ્થાના $25\%$ ભાગ પેશીઓને પૂરો પાડે છે.

(B) રુધિરમાં ઓક્સિજનનું વહન મુખ્યત્વે હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ દ્વારા થાય છે.
$CO$ (કાર્બન મોનોક્સાઇડ) હિમોગ્લોબિન સાથે ખૂબ જ ઊંચી આકર્ષણ શક્તિ ધરાવે છે (આશરે $O_2$ કરતા $200-250$ ગણી વધારે),જે કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે,જે ઓક્સિજનના વહનને અટકાવે છે.
$NO$ (નાઈટ્રિક ઓક્સાઈડ) પણ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે અને ઓક્સિજનના વહનમાં દખલ કરી શકે છે.
$SO_2$ (સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ) અને $SO_3$ (સલ્ફર ટ્રાયોક્સાઇડ) શ્વસન માર્ગમાં બળતરા પેદા કરતા પદાર્થો છે,પરંતુ તેઓ $CO$ અથવા $NO$ ની જેમ સીધા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને ઓક્સિજનના વહનને અટકાવતા નથી.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$SO_3$ એવો પદાર્થ છે જે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને ઓક્સિજનના વહનને સીધી રીતે અટકાવતો નથી.

(D) કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
હિમોગ્લોબિન માટે તેની આકર્ષણ શક્તિ ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા આશરે $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ઉચ્ચ આકર્ષણને કારણે, $CO$ હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનને અસરકારક રીતે દૂર કરે છે, જેના પરિણામે પેશીઓમાં ઓક્સિજનની ઉણપ (હાયપોક્સિયા) સર્જાય છે અને તે જીવલેણ સાબિત થઈ શકે છે.

(B) હેમબર્ગરની ઘટના,જેને ક્લોરાઈડ શિફ્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે રક્તકણો અને રુધિરરસ (plasma) વચ્ચે આયનોની આપ-લે સમજાવે છે.
જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$ રક્તકણોમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે હાઈડ્રોજન આયનો $(H^+)$ અને બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ માં વિભાજિત થાય છે.
વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે,બાયકાર્બોનેટ આયનો રક્તકણોમાંથી બહાર નીકળીને રુધિરરસમાં જાય છે,જ્યારે ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^-)$ રુધિરરસમાંથી રક્તકણોમાં પ્રવેશે છે.
બાયકાર્બોનેટ આયનોના બહાર નીકળવાને સંતુલિત કરવા માટે ક્લોરાઈડ આયનોની આ હેરફેરને ક્લોરાઈડ શિફ્ટ અથવા હેમબર્ગરની ઘટના કહેવામાં આવે છે.

(B) ઓક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ એ ડીઓક્સિહિમોગ્લોબિન $(Hb)$ કરતા વધુ પ્રબળ એસિડ છે.
જ્યારે ફેફસાંમાં ઓક્સિજન હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિનના અણુમાંથી હાઇડ્રોજન આયનો $(H^+)$ મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે.
તે વધુ પ્રબળ એસિડ હોવાથી,તે સરળતાથી વિયોજન પામે છે અને રુધિરમાં $H^+$ આયનો મુક્ત કરે છે,જે ક્લોરાઇડ શિફ્ટ પદ્ધતિ દ્વારા કાર્બન ડાયોક્સાઇડના વહનમાં મદદ કરે છે.
તેથી,ઓક્સિહિમોગ્લોબિન શારીરિક તંત્રમાં એસિડ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન $(COHb)$ બનાવે છે.
હિમોગ્લોબિનની કાર્બન મોનોક્સાઈડ પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ (affinity) ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા આશરે $200$ થી $250$ ગણી વધારે હોય છે.
આ ઉચ્ચ આકર્ષણ શક્તિને કારણે, $CO$ ની ઓછી સાંદ્રતા પણ રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરી શકે છે, જે કાર્બન મોનોક્સાઈડ ઝેરી અસર (poisoning) તરફ દોરી જાય છે.

(B) દેડકામાં,મોટાભાગના પૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓની જેમ,ઓક્સિજનના વહન માટે જવાબદાર શ્વસન રંજકદ્રવ્ય $Hemoglobin$ (હિમોગ્લોબિન) છે.
$Hemoglobin$ એ રક્તકણો $(RBCs)$ માં રહેલું લોહતત્વ ધરાવતું પ્રોટીન છે,જે ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને ઓક્સીહિમોગ્લોબિન બનાવે છે,જે ફેફસાંમાંથી શરીરના પેશીઓ સુધી ઓક્સિજનના વહનને સરળ બનાવે છે.

(B) હિમોગ્લોબિન-ઓક્સિજન વિઘટન વક્ર એ ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ અને હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની સંતૃપ્તિના ટકાવારી વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવતો આલેખ છે.
આ વક્ર $S$-આકારનો હોય છે,જેને તકનીકી રીતે સિગ્મોઈડ વક્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
સિગ્મોઈડ આકાર હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના સહકારી જોડાણને કારણે જોવા મળે છે,જેમાં એક ઓક્સિજન અણુનું જોડાણ બાકીના હિમ જૂથોની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિમાં વધારો કરે છે.

(A) કાર્બનિક એનહાઈડ્રેઝ એ ઝિંક ધરાવતું ઉત્સેચક છે જે પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરે છે: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$. આ ઉત્સેચક $RBC$ (રક્તકણો) ની અંદર ખૂબ જ ઊંચી સાંદ્રતામાં હાજર હોય છે. તે રુધિરમાં વહન માટે $CO_2$ નું બાયકાર્બોનેટ આયનોમાં ઝડપી રૂપાંતર કરવામાં અને ફેફસાંમાં તેનાથી ઉલટું રૂપાંતર કરવામાં મદદ કરે છે. જોકે રુધિરરસમાં તેની થોડી માત્રા હોય છે,પરંતુ તેની પ્રાથમિક અને સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રવૃત્તિ $RBC$ ની અંદર થાય છે.

(A) શરીરની પેશીઓમાં,કોષીય શ્વસન દરમિયાન $CO_2$ ઉત્પન્ન થાય છે,જેના પરિણામે પેશીઓમાં $CO_2$ નું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ ઊંચું અને $O_2$ નું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ નીચું હોય છે.
આ ઘટનાને 'બોહર અસર' $(Bohr \text{ effect})$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
ઊંચું $pCO_2$,નીચું $pO_2$ અને ઓછી $pH$ (એસિડિક વાતાવરણ) હિમોગ્લોબિનની $O_2$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઘટાડે છે.
પરિણામે,ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું વિયોજન થાય છે અને પેશીઓને $O_2$ મુક્ત થાય છે.
તેથી,સાચી પરિસ્થિતિ ઓછી $O_2$ સાંદ્રતા અને વધુ $CO_2$ સાંદ્રતા છે.

(D) $CO$ (કાર્બન મોનોક્સાઇડ) એ $CO_2$ કરતા વધુ ઝેરી છે કારણ કે તે ઓક્સિજન કરતા લગભગ $200-250$ ગણી વધુ આકર્ષણ શક્તિ સાથે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે.
આ જોડાણથી કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન બને છે,જે એક સ્થાયી સંયોજન છે.
પરિણામે,રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટી જાય છે,જે હાયપોક્સિયા (પેશીઓમાં ઓક્સિજનની ઉણપ) અને સંભવિત મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે.

(B) હેમ્બર્જરની ઘટના,જેને $Chloride \ shift$ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે રુધિરાભિસરણ તંત્રમાં થતી એક પ્રક્રિયા છે.
તે રક્તકણો $(RBCs)$ ની પટલની આરપાર બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ અને ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ આયનોના વિનિમયને દર્શાવે છે.
જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$ રુધિરમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ બનાવે છે,જે $H^+$ અને $HCO_3^-$ માં વિભાજિત થાય છે.
વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે,$HCO_3^-$ આયનોના રક્તકણમાંથી પ્લાઝ્મામાં બહાર નીકળવાના બદલામાં,$Cl^-$ આયનો પ્લાઝ્મામાંથી રક્તકણમાં પ્રવેશે છે.

(B) જ્યારે રુધિરમાં ઓક્સિજન હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે ઓક્સીહિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ બનાવે છે. આ પ્રક્રિયાને ખાસ કરીને ઓક્સિજનેશન કહેવામાં આવે છે. ઓક્સિડેશનમાં ઇલેક્ટ્રોનનો ત્યાગ થાય છે,જ્યારે ઓક્સિજનેશન એ ઓક્સિજન અને હિમોગ્લોબિનના હિમ સમૂહમાં રહેલા આયર્ન પરમાણુ વચ્ચેની એક પ્રતિવર્તી ભૌતિક-રાસાયણિક જોડાણ પ્રક્રિયા છે.

(A) $CO_2$ નું પેશીઓમાંથી શ્વસન સપાટી સુધી વહન મુખ્યત્વે ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ તરીકે (આશરે $70\%$).
$2$. રક્તકણોમાં હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે (આશરે $20-25\%$).
$3$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે (આશરે $7\%$).
આમ,$CO_2$ ના વહનમાં રુધિરરસ અને રક્તકણ બંને ભાગ લે છે,તેથી સાચો જવાબ રુધિરરસ અને રક્તકણ છે.

(C) માનવ શરીરમાં, $CO_2$ નું વહન રુધિર દ્વારા ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. રુધિરરસમાં ઓગળેલા સ્વરૂપે (આશરે $7\%$).
$2$. હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે (આશરે $20-25\%$).
$3$. રુધિરરસમાં બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ સ્વરૂપે (આશરે $70\%$).
તેથી, $CO_2$ ના વહનનું મુખ્ય સ્વરૂપ બાયકાર્બોનેટ છે.

(B) $Methemoglobin$ એ હિમોગ્લોબિનનું એક સ્વરૂપ છે જેમાં હિમ સમૂહમાં રહેલું આયર્ન સામાન્ય $Fe^{2+}$ (ફેરસ) અવસ્થાને બદલે $Fe^{3+}$ (ફેરિક) અવસ્થામાં હોય છે.
આ અવસ્થાને ઓક્સિડાઈઝ્ડ હિમોગ્લોબિન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$Methemoglobin$ ઓક્સિજન સાથે અસરકારક રીતે જોડાઈ શકતું નથી,જે પેશીઓમાં હાયપોક્સિયા (ઓક્સિજનની ઉણપ) તરફ દોરી શકે છે.

(B) મનુષ્યમાં,$CO_2$ નું રુધિરમાં ત્રણ સ્વરૂપે વહન થાય છે:
$1$. રુધિરરસમાં બાયકાર્બોનેટ આયનો તરીકે $(70\%)$.
$2$. રક્તકણોમાં હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે $(20-25\%)$.
$3$. રુધિરરસમાં ઓગળેલા સ્વરૂપે $(7\%)$.
તેથી,રક્તકણો $(RBCs)$ કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે કુલ $CO_2$ ના આશરે $20-25\%$ ભાગનું વહન કરવા માટે જવાબદાર છે.

(A) $O_2$ વિઘટન વક્ર,જેને ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિઘટન વક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે આડી ધરી પર ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ અને ઊભી ધરી પર હિમોગ્લોબિનની સંતૃપ્તતાના પ્રમાણને દર્શાવે છે.
આ વક્ર $S$-આકારનો હોય છે,જેને તકનીકી રીતે સિગ્મોઈડ વક્ર કહેવામાં આવે છે.
આ આકાર હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના સહકારી જોડાણને પ્રતિબિંબિત કરે છે,જેમાં એક $O_2$ અણુનું જોડાણ બાકીના હિમ જૂથોની ઓક્સિજન માટેની આકર્ષણ શક્તિમાં વધારો કરે છે.

(B) સામાન્ય શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં,હિમોગ્લોબિનનો દરેક ગ્રામ આશરે $1.34 \, ml$ ઓક્સિજન સાથે જોડાઈ શકે છે. આ મૂલ્ય એક પ્રમાણભૂત શારીરિક અચળાંક છે જેનો ઉપયોગ રુધિરની ઓક્સિજન વહન ક્ષમતાની ગણતરી કરવા માટે થાય છે. તેથી,$1 \, g$ હિમોગ્લોબિન $1.34 \, ml$ $O_2$ નું વહન કરે છે.

(B) હિમોગ્લોબિનનો દરેક અણુ એ પ્રોટીન સંકુલ છે જે $4$ પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાઓ (બે આલ્ફા અને બે બીટા શૃંખલાઓ) ધરાવે છે. દરેક શૃંખલામાં એક હિમ સમૂહ હોય છે જેની મધ્યમાં આયર્ન $(Fe^{2+})$ પરમાણુ હોય છે. દરેક હિમ સમૂહ ઓક્સિજન $(O_2)$ ના એક અણુ સાથે જોડાઈ શકે છે,તેથી હિમોગ્લોબિનનો એક અણુ મહત્તમ $4$ ઓક્સિજનના અણુઓ સાથે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.

(A) હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ મુખ્યત્વે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ પર આધારિત છે.
આ સંબંધ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર (dissociation curve) દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
જેમ ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ વધે છે,તેમ ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું પ્રમાણ વધે છે,જેનાથી ઓક્સિહિમોગ્લોબિન અને હિમોગ્લોબિનનો ગુણોત્તર વધે છે.
તેનાથી વિપરીત,$pO_2$ માં ઘટાડો થવાથી ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું વિયોજન થાય છે અને પેશીઓને ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે.
તેથી,ઓક્સિહિમોગ્લોબિન અને હિમોગ્લોબિનનો ગુણોત્તર સીધો ઓક્સિજનના દબાણ $(pO_2)$ પર આધારિત છે.