Transport of gases Questions in Gujarati

(B) માનવ શરીરમાં,$97 \% O_{2}$ નું વહન રક્તકણો (RBCs) દ્વારા ઓક્સિહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે થાય છે.
બાકીના $3 \% O_{2}$ નું વહન રુધિરરસ (પ્લાઝ્મા) દ્વારા દ્રાવ્ય અવસ્થામાં થાય છે.

(N/A) $CO_{2}$ નું વહન રુધિરમાં મુખ્ય ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. કાર્બામિનો-હિમોગ્લોબિન તરીકે: લગભગ $20-25$ ટકા $CO_{2}$ હિમોગ્લોબિન દ્વારા વહન પામે છે. આ જોડાણ $CO_{2}$ ના આંશિક દબાણ સાથે સંબંધિત છે. $pO_{2}$ એ આ જોડાણને અસર કરતું મુખ્ય પરિબળ છે. જ્યારે પેશીઓમાં $pCO_{2}$ ઊંચું અને $pO_{2}$ નીચું હોય છે,ત્યારે વધુ $CO_{2}$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે. તેનાથી વિપરીત,જ્યારે વાયુકોષ્ઠોમાં $pCO_{2}$ નીચું અને $pO_{2}$ ઊંચું હોય છે,ત્યારે $CO_{2}$ હિમોગ્લોબિનથી અલગ થાય છે.
$2$. બાયકાર્બોનેટ તરીકે: લગભગ $70$ ટકા $CO_{2}$ બાયકાર્બોનેટ $(HCO_{3}^{-})$ સ્વરૂપે વહન પામે છે. $RBCs$ માં કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચકનું પ્રમાણ વધુ હોય છે,જે આ પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે: $CO_{2} + H_{2}O \rightleftharpoons H_{2}CO_{3} \rightleftharpoons HCO_{3}^{-} + H^{+}$. પેશીઓમાં,$CO_{2}$ રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે અને $HCO_{3}^{-}$ તથા $H^{+}$ બનાવે છે. વાયુકોષ્ઠોમાં,આ પ્રક્રિયા વિરુદ્ધ દિશામાં થાય છે જેથી $CO_{2}$ મુક્ત થાય છે.
$3$. રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે: લગભગ $7$ ટકા $CO_{2}$ રુધિરરસમાં દ્રાવ્ય અવસ્થામાં વહન પામે છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિહેમોગ્લોબિનના નિર્માણ માટે અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ હોય છે,જેમાં ઊંચું $pO_2$,ઓછું $pCO_2$,ઓછી $H^+$ સાંદ્રતા અને નીચું તાપમાનનો સમાવેશ થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,પેશીઓમાં ઓછું $pO_2$,ઊંચું $pCO_2$,ઊંચી $H^+$ સાંદ્રતા અને ઊંચું તાપમાન ઓક્સિહેમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,વાયુકોષ્ઠોમાં ઊંચી $H^+$ સાંદ્રતા વાસ્તવમાં ઓક્સિહેમોગ્લોબિનના નિર્માણને અવરોધે છે,જે વિધાન $D$ ને ખોટું સાબિત કરે છે.

(C) વાયુકોષ્ઠોમાં જ્યાં ઊંચું $P_{O_2}$,નીચું $P_{CO_2}$,ઓછી $H^+$ સાંદ્રતા અને નીચું તાપમાન હોય છે,ત્યાં ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું નિર્માણ અનુકૂળ બને છે.
તેનાથી વિપરીત,પેશીઓમાં ઊંચું $P_{CO_2}$,ઊંચી $H^+$ સાંદ્રતા અને ઊંચું તાપમાન ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના વિયોજન (dissociation) ને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,'વાયુકોષ્ઠોમાં $H^+$ ની ઊંચી સાંદ્રતા ઓક્સિહિમોગ્લોબિનની બનાવટમાં સહાય કરે છે' તે વિધાન ખોટું છે,કારણ કે $H^+$ ની ઊંચી સાંદ્રતા વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે,નિર્માણને નહીં.

(C) દરેક હિમોગ્લોબિન અણુ મહત્તમ $O_{2}$ ના ચાર અણુઓનું વહન કરી શકે છે.
આ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે: $Hb_{4} + 4O_{2} \rightarrow Hb_{4}O_{8}$.
હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ મુખ્યત્વે $O_{2}$ નું આંશિક દબાણ,$CO_{2}$ નું આંશિક દબાણ,હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતા અને તાપમાન પર આધારિત છે.

(B) $CO_{2}$ નું પરિવહન મુખ્યત્વે બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_{3}^{-})$ ના સ્વરૂપમાં થાય છે.
$1$. પેશીના સ્તરે, ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ $CO_{2}$ રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે અને રક્તકણો $(RBCs)$ માં પ્રવેશે છે $(A = RBC)$.
$2$. $RBCs$ ની અંદર, $CO_{2}$ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચકની હાજરીમાં પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને $HCO_{3}^{-}$ અને $H^{+}$ બનાવે છે $(C = \text{બાયકાર્બોનેટ})$.
$3$. આ રુધિર ફેફસાં સુધી પહોંચાડવામાં આવે છે. વાયુકોષ્ઠીય સ્થાને, $CO_{2}$ નું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ ઓછું હોય છે $(B = \text{વાયુકોષ્ઠીય})$.
$4$. ઓછા $pCO_{2}$ ને કારણે, પ્રક્રિયા વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે, જે $HCO_{3}^{-}$ ને ફરીથી $CO_{2}$ માં રૂપાંતરિત કરે છે, જે પછી વાયુકોષ્ઠોમાં મુક્ત થાય છે અને ઉચ્છવાસ દ્વારા બહાર નીકળે છે $(D = CO_{2})$.
તેથી, સાચો ક્રમ $A = RBC, B = \text{વાયુકોષ્ઠીય}, C = \text{બાયકાર્બોનેટ}, D = CO_{2}$ છે.

(B) $CO_2$ ના વહન દરમિયાન,એરિથ્રોસાઇટ્સમાં ઉત્પન્ન થયેલા બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ પ્લાઝ્મામાં પ્રસરણ પામે છે. કોષોની વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે,ક્લોરાઇડ આયનો $(Cl^-)$ પ્લાઝ્મામાંથી એરિથ્રોસાઇટ્સમાં પ્રવેશ કરે છે. આ પ્રક્રિયાને ક્લોરાઇડ શિફ્ટ અથવા હેમ્બર્ગર ઘટના તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(A) સામાન્ય શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં,$100\; mL$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર આશરે $20\; mL$ $O_{2}$ વહન કરે છે.
આમાંથી,તે દરેક રુધિરાભિસરણ ચક્ર દરમિયાન પેશીઓને આશરે $5\; mL$ $O_{2}$ પહોંચાડે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $5\; mL$ છે.

(D) આશરે $7 \%$ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ રુધિરરસમાં ઓગળેલા સ્વરૂપે,$23 \%$ કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે અને $70 \%$ બાયકાર્બોનેટ તરીકે વહન પામે છે.
રુધિરરસમાં ઓગળેલા મોટાભાગના કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ બનાવે છે.
$RBCs$ માં રહેલું તમામ કાર્બોનિક એસિડ હાઇડ્રોજન અને બાયકાર્બોનેટ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે,અને આ બાયકાર્બોનેટ આયનો $RBCs$ માંથી રુધિરરસમાં પ્રસરણ પામે છે.

(C) કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ ની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા લગભગ $250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન નામનું સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે.
આ જોડાણ સામાન્ય શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં અપરિવર્તનીય (irreversible) હોય છે,જે હિમોગ્લોબિનને શરીરના પેશીઓ સુધી ઓક્સિજન પહોંચાડતા અટકાવે છે,જેના પરિણામે કાર્બન મોનોક્સાઈડ ઝેરી અસર (poisoning) થાય છે.

(B) હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ એ રક્તકણોમાં જોવા મળતું આયર્નયુક્ત,ઘેરા લાલ રંગનું શ્વસન રંજકદ્રવ્ય છે.
તે ફેફસાંમાંથી પેશીઓ સુધી ઓક્સિજન અને પેશીઓમાંથી ફેફસાં સુધી કાર્બન ડાયોક્સાઇડના વહનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
જ્યારે તે ઓક્સિજન સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે,જે તેને તેજસ્વી લાલ રંગ આપે છે.

(B) રુધિર દ્વારા $CO_{2}$ નું વહન મુખ્યત્વે $\text{Carbonic Anhydrase}$ ઉત્સેચક પર આધારિત છે।
આશરે $70\%$ $CO_{2}$ બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_{3}^{-})$ તરીકે વહન પામે છે।
રક્તકણોમાં, $\text{Carbonic Anhydrase}$ ઉત્સેચકની હાજરીમાં $CO_{2}$ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_{2}CO_{3})$ બનાવે છે।
આ $H_{2}CO_{3}$ ત્યારબાદ $H^{+}$ અને $HCO_{3}^{-}$ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે।
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $CO_{2} + H_{2}O \xrightarrow{\text{Carbonic Anhydrase}} H_{2}CO_{3} \rightleftharpoons HCO_{3}^{-} + H^{+}$.

(D) હિમોગ્લોબિન એ રક્તકણોમાં રહેલું શ્વસન રંજકદ્રવ્ય છે જે વાયુઓના વહનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
$I.$ ઓક્સિજન હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે,જે ઓક્સિજનના વહનની મુખ્ય પદ્ધતિ છે.
$III.$ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પણ હિમોગ્લોબિન દ્વારા કાર્બામિનો-હિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે (આશરે $20-25\%$) વહન પામે છે.
તેથી,વિધાન $I$ અને $III$ સાચા છે.

(A) ક્લોરાઈડ શિફ્ટ,જેને હેમ્બર્ગર ઘટના તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે $HCO_{3}^{-}$ આયનોના વહનના પ્રતિભાવમાં થાય છે.
પ્લાઝ્માની સ્થિર-વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે,જ્યારે બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_{3}^{-})$ રક્તકણો (RBCs) માંથી બહાર નીકળીને પ્લાઝ્મામાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તેની સામે ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^{-})$ પ્લાઝ્મામાંથી રક્તકણોમાં પ્રવેશે છે.
આ વિનિમય કાર્બન ડાયોક્સાઇડના વહન દરમિયાન વિદ્યુતીય સંતુલન જાળવવાનું કાર્ય કરે છે.
તેથી,ક્લોરાઈડ શિફ્ટ એ રક્તકણોમાંથી $HCO_{3}^{-}$ આયનોના બહાર નીકળવાના પ્રતિભાવમાં થતી પ્રક્રિયા છે.

(D) વાયુકોષ્ઠોમાં કાર્બએમિનોહિમોગ્લોબિનનું વિઘટન થાય છે કારણ કે ત્યાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ વધારે હોય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ ઓછું હોય છે.
આ દબાણના તફાવતને કારણે, હિમોગ્લોબિનમાંથી $CO_{2}$ મુક્ત થાય છે અને $O_{2}$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.

(C) $98.5 \%$ $O_{2}$ નું વહન રક્ત દ્વારા હિમોગ્લોબિનની મદદથી થાય છે.
હિમોગ્લોબિનની $O_{2}$ ની સરખામણીમાં $CO$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા $250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ શ્વાસમાં લેવામાં આવે છે,ત્યારે તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે,જે એક સ્થાયી સંકીર્ણ છે.
આ $O_{2}$ ના વહનને અટકાવે છે,જેનાથી પેશીઓને ઓક્સિજન મળતો નથી અને અંતે મૃત્યુ થાય છે.

(A) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર એ ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ અને હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની સંતૃપ્તિની ટકાવારી વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
હિમોગ્લોબિનના સબયુનિટ્સ સાથે ઓક્સિજનના અણુઓના સહકારી જોડાણને કારણે,આ વક્ર લાક્ષણિક $S$-આકારનો અથવા સિગ્મોઇડ સ્વરૂપ ધારણ કરે છે.

(B) $CO_{2}$ હિમોગ્લોબિન દ્વારા કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે વહન પામે છે (કુલ $CO_{2}$ વહનના આશરે $20-25 \%$).
આ જોડાણ મુખ્યત્વે $CO_{2}$ ના આંશિક દબાણ સાથે સંબંધિત છે. ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ પણ આ જોડાણને અસર કરતું એક મુખ્ય પરિબળ છે,કારણ કે વાયુકોષ્ઠોમાં ઊંચું $pO_{2}$ કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિનમાંથી $CO_{2}$ ના મુક્ત થવાની પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે.

(C) ક્લોરાઇડ શિફ્ટ એ $HCO_{3}^{-}$ ના પ્રસરણના પ્રતિભાવમાં થાય છે.
પ્લાઝ્માની સ્થિર-વિદ્યુતીય તટસ્થતા (electrostatic neutrality) જાળવવા માટે,ઘણા ક્લોરાઇડ આયનો $(Cl^{-})$ પ્લાઝ્મામાંથી $RBCs$ માં પ્રવેશે છે અને બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_{3}^{-})$ બહાર પ્લાઝ્મામાં જાય છે.
જ્યારે ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર ઓક્સિજનવિહીન બને છે ત્યારે $RBCs$ માં ક્લોરાઇડનું પ્રમાણ વધે છે.
આ ઘટનાને ક્લોરાઇડ શિફ્ટ અથવા હેમ્બર્ગર શિફ્ટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) $O_2$ એ $RBC$ સાથે જોડાય છે.
હિમોગ્લોબિન એ લાલ રંગનું આયર્ન ધરાવતું રંજકદ્રવ્ય છે,જે $RBC$ (રક્તકણો) માં હાજર હોય છે.
$O_2$ હિમોગ્લોબિન સાથે પ્રતિવર્તી રીતે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ બનાવે છે.

(D) જો કોઈ વ્યક્તિ સામાન્ય માત્રામાં ઓક્સિજન $(21 \%)$ અને થોડી માત્રામાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ ધરાવતી હવામાં શ્વાસ લે છે,તો તે ગૂંગળામણ અનુભવે છે કારણ કે હિમોગ્લોબિન કાર્બન મોનોક્સાઇડ સાથે જોડાઈને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન નામનું સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે.
હિમોગ્લોબિનની કાર્બન મોનોક્સાઇડ પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઓક્સિજન કરતાં લગભગ $250$ ગણી વધારે હોય છે.
માત્ર $0.1 \%$ કાર્બન મોનોક્સાઇડ શરીરના $50 \%$ હિમોગ્લોબિનને બ્લોક કરી શકે છે,જેના કારણે રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે.
આ સ્થિતિ,જે પેશીઓમાં ઓક્સિજનની અછત તરફ દોરી જાય છે,તેને હાયપોક્સિયા કહેવામાં આવે છે.

(B) હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન $(O_2)$ ની સરખામણીમાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ સાથે લગભગ $250$ ગણી વધુ આકર્ષણ શક્તિ હોય છે.
જ્યારે $CO$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbCO)$ નામનું સ્થાયી,ચેરી-લાલ રંગનું સંયોજન બનાવે છે.
આ જોડાણને કારણે ઓક્સિજન હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈ શકતું નથી,જે હાયપોક્સિયા અને જીવલેણ કાર્બન મોનોક્સાઇડ ઝેર તરફ દોરી જાય છે.

(C) સામાન્ય શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં,દરેક $100\; mL$ અશુદ્ધ રુધિર વાયુકોષ્ઠો (alveoli) સુધી આશરે $4\; mL$ $CO_2$ પહોંચાડે છે જેથી તેનો નિકાલ થઈ શકે.

(B) ફેફસાંમાંથી શરીરના પેશીઓ સુધી ઓક્સિજનનું અને પેશીઓમાંથી ફેફસાં સુધી $CO_{2}$ નું વહન કરવું એ રુધિરનું મહત્વનું કાર્ય છે.
કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું વહન: રુધિરરસમાં ઓગળતો મોટાભાગનો $CO_{2}$ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ બનાવે છે:
$CO_{2} + H_{2}O \rightarrow H_{2}CO_{3}$
RBCs માં કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ નામનો ઉત્સેચક હાજર હોય છે,જે કાર્બોનિક એસિડના નિર્માણને લગભગ $5000$ ગણું ઝડપી બનાવે છે. પેશીઓમાંથી રુધિર દ્વારા મેળવેલ લગભગ $70\%$ $CO_{2}$ તરત જ RBCs માં પ્રવેશે છે અને કાર્બોનિક એસિડમાં જળયોજિત થાય છે. RBCs નો તમામ કાર્બોનિક એસિડ હાઇડ્રોજન અને બાયકાર્બોનેટ આયનોમાં વિયોજિત થાય છે. $H^{+}$ આયનો મોટાભાગે રુધિરની pH $(7.4)$ ને સ્થિર રાખવા માટે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,જ્યારે બાયકાર્બોનેટ આયનો RBCs માંથી રુધિરરસમાં પ્રસરણ પામે છે. રુધિરરસની વિદ્યુત તટસ્થતા જાળવવા માટે,ક્લોરાઇડ આયનો રુધિરરસમાંથી RBCs માં પ્રસરણ પામે છે. આને ક્લોરાઇડ શિફ્ટ અથવા હેમ્બર્ગર ઘટના કહેવામાં આવે છે.

(A) $CO_{2}$ ના વહનની પ્રક્રિયામાં નીચે મુજબની પ્રતિક્રિયા થાય છે: $CO_{2} + H_{2}O \xrightarrow{\text{Carbonic Anhydrase}} H_{2}CO_{3} \rightleftharpoons HCO_{3}^{-} + H^{+}$.
$RBC$ અને પ્લાઝ્માની વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે,$HCO_{3}^{-}$ આયનો $RBC$ માંથી બહાર નીકળીને પ્લાઝ્મામાં પ્રસરણ પામે છે,અને તેના બદલામાં પ્લાઝ્મામાંથી સમાન માત્રામાં $Cl^{-}$ આયનો $RBC$ માં પ્રવેશે છે. આ ઘટનાને હેમ્બર્ગર શિફ્ટ અથવા ક્લોરાઇડ શિફ્ટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પરિણામે,જ્યારે ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર ઓક્સિજનવિહીન (શિરાયુક્ત રુધિર) બને છે ત્યારે $RBC$ માં ક્લોરાઇડનું પ્રમાણ વધે છે,જેના કારણે શિરાયુક્ત રુધિરના $RBC$ માં $Cl^{-}$ ની સાંદ્રતા ધમનીય રુધિરના $RBC$ કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે હોય છે.

(C) $RBCs$ (રક્તકણો) માં કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચક ખૂબ જ ઊંચી સાંદ્રતામાં હોય છે,અને તેની અલ્પ માત્રા રુધિરરસમાં પણ જોવા મળે છે.
આ ઉત્સેચક નીચેની પ્રક્રિયાને બંને દિશામાં સરળ બનાવે છે:
$CO _2+ H _2 O \underset{\text { Carbonic anhydrase }}{\text { Carbonic anhydrase }} H _2 CO _3 \underset{\text { Carbonic anhydrase }}{\stackrel{\text { Carbonic anhydrase }}{\rightleftharpoons}} HCO _3^{-}+ H ^{+}$
તેથી,બંને ઉત્સેચકો $A$ અને $B$ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ છે.

(A) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર સિગ્મોઇડ આકારનો હોય છે,જે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ અને હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની સંતૃપ્તિની ટકાવારી વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
તાપમાનમાં વધારો,$pH$ માં ઘટાડો અથવા $pCO_2$ માં વધારો જેવા પરિબળો વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે (બોહર અસર),જે દર્શાવે છે કે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટે છે.
તેનાથી વિપરીત,જ્યારે તાપમાન ઘટે છે અથવા $pH$ વધે છે,ત્યારે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ વધે છે,જેના કારણે વક્ર ડાબી તરફ ખસે છે અને વધુ સીધો (steep) બને છે.

(C) પેશીના સ્તરે,કોષો દ્વારા ઓક્સિજનના સતત ચયાપચયના વપરાશને કારણે ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ ઓછું હોય છે.
તેનાથી વિપરીત,કોષીય શ્વસનને કારણે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ વધુ હોય છે.
ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર (dissociation curve) મુજબ,ઓછું $pO_2$ અને વધુ $pCO_2$ (બોહર અસર) ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના છૂટા પડવાની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.
તેથી,ઓક્સિહિમોગ્લોબિન પેશીઓને ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે જ્યાં તેની ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ માટે જરૂર હોય છે.

(C) રુધિર બફરિંગ ક્રિયાને કારણે એસિડિક બનતું નથી.
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે,જે હાઇડ્રોજન આયનો $(H^+)$ અને બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ માં વિભાજિત થાય છે.
રુધિરમાં બફર સિસ્ટમ્સ હોય છે,મુખ્યત્વે બાયકાર્બોનેટ બફર સિસ્ટમ,જે વધારાના $H^+$ આયનોને તટસ્થ કરે છે,જેનાથી રુધિરનું $pH$ મર્યાદિત શ્રેણીમાં (આશરે $7.4$) જળવાઈ રહે છે.

(A) લગભગ $20-25 \%$ કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું વહન $RBCs$ દ્વારા થાય છે. તે હિમોગ્લોબિન દ્વારા કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે વહન પામે છે.
$70 \%$ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ બાયકાર્બોનેટ તરીકે વહન પામે છે.
આશરે $97 \%$ ઓક્સિજનનું વહન રુધિરમાં $RBCs$ દ્વારા થાય છે.
બાકીનો $3 \%$ ઓક્સિજન રુધિરરસ (પ્લાઝ્મા) દ્વારા ઓગળેલી અવસ્થામાં વહન પામે છે.

(B) માનવ શરીરમાં,રુધિર શ્વસન વાયુઓના વહન માટે પ્રાથમિક માધ્યમ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$O_{2}$ નું વહન રુધિરમાં મુખ્યત્વે રક્તકણો $(RBCs)$ માં રહેલા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને થાય છે.
આશરે $97\%$ $O_{2}$ નું વહન રુધિરમાં $RBCs$ દ્વારા ઓક્સિહિમોગ્લોબિન સ્વરૂપે થાય છે.
બાકીના $3\%$ $O_{2}$ નું વહન રુધિર રસ (plasma) દ્વારા દ્રાવ્ય અવસ્થામાં થાય છે.
તેથી,સાચા મૂલ્યો $A=97, B=RBC, C=3, D=plasma$ છે.

(C) કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ એ ઝિંક ધરાવતો ઉત્સેચક છે જે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ અને પાણી વચ્ચેની પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરીને કાર્બોનિક એસિડ બનાવે છે. તે $RBCs$ (રક્તકણો) માં ખૂબ જ ઊંચી સાંદ્રતામાં અને રુધિર પ્લાઝ્મામાં ઓછી માત્રામાં જોવા મળે છે.

(B) $2,3-DPG$ $(2,3-diphosphoglycerate)$ એ માનવ રક્તકણોમાં જોવા મળતું એક કાર્બનિક ફોસ્ફેટ છે.
તેની સાંદ્રતા ઊંચાઈવાળા વિસ્તારો જેવા ઓછા ઓક્સિજન સ્તરના પ્રતિભાવમાં વધે છે.
$2,3-DPG$ એ ડીઓક્સિજનેટેડ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,જે અણુની $T$ (ટેન્સ) અવસ્થાને સ્થિર કરે છે.
આ જોડાણ હિમોગ્લોબિનની $O_2$ માટેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટાડે છે,જેનાથી ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર જમણી તરફ ખસે છે.
આ પ્રક્રિયા રુધિરમાંથી પેશીઓ સુધી $O_2$ ના મુક્ત થવાની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.

(D) પેશીઓમાં નીચે મુજબની પરિસ્થિતિઓ જોવા મળે છે:
$(a)$ ઓછું $pO_{2}$
$(b)$ વધારે $pCO_{2}$
$(c)$ વધારે $H^{+}$ સાંદ્રતા
$(d)$ ઊંચું તાપમાન
આ તમામ પરિસ્થિતિઓ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે,જે ઓક્સિહેમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજન માટે અનુકૂળ છે.

(B) કાર્બામિનો હિમોગ્લોબિનમાંથી $CO_{2}$ નું વિયોજન ત્યારે થાય છે જ્યારે વાયુકોષ્ઠમાં $pCO_{2}$ ઓછું અને $pO_{2}$ વધારે હોય છે.
પેશીઓમાં,જ્યાં $pCO_{2}$ વધારે અને $pO_{2}$ ઓછું હોય છે,ત્યાં $CO_{2}$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બામિનો હિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
તેનાથી વિપરીત,વાયુકોષ્ઠમાં,જ્યાં $pCO_{2}$ ઓછું અને $pO_{2}$ વધારે હોય છે,ત્યાંની પરિસ્થિતિ કાર્બામિનો હિમોગ્લોબિનમાંથી $CO_{2}$ ના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે,જેથી $CO_{2}$ મુક્ત થઈને વાયુકોષ્ઠમાં આવે છે અને ઉચ્છવાસ દ્વારા બહાર નીકળી શકે છે.

(A) બોહરની અસર એ એક એવી ઘટના છે જેમાં $pCO_2$ માં વધારો અથવા $pH$ માં ઘટાડો થવાથી હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઘટે છે.
$pCO_2$ માં આ વધારો અને એસિડિટી (ઓછો $pH$) ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે,જે ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રના જમણી તરફના સ્થળાંતર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
આ અસર પેશીઓને ઓક્સિજન પહોંચાડવામાં મદદ કરે છે જ્યાં ચયાપચયની પ્રક્રિયા વધુ હોય છે.
તેનાથી વિપરીત,$pCO_2$ માં ઘટાડો અને $pH$ માં વધારો હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથે જોડાવાની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે.

(D) ઓક્સિજનનું વહન હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ સાથે ઓક્સિજનના પ્રતિવર્તી જોડાણ દ્વારા થાય છે,જે ઓક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbO_{2})$ બનાવે છે.
ફેફસાંમાં,ઓક્સિજનનું ઊંચું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું નીચું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને પ્રોત્સાહન આપે છે: $Hb + O_{2} \rightarrow HbO_{2}$.
પેશીઓમાં,ઓક્સિજનનું નીચું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું ઊંચું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ ઓક્સિજન મુક્ત કરવા માટે ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે: $HbO_{2} \rightarrow Hb + O_{2}$.
તેથી,સાચું પ્રતિવર્તી સમીકરણ $Hb + O_{2} \rightleftharpoons HbO_{2}$ છે,જ્યાં ફેફસાંમાં જોડાણ થાય છે અને પેશીઓમાં વિયોજન થાય છે. વિકલ્પ $D$ આ પ્રક્રિયાને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે.

(D) હિમોગ્લોબિન સાથે $O_{2}$ નું જોડાણ એ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે જે ઘણા પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે.
દરેક હિમોગ્લોબિન અણુ મહત્તમ ચાર $O_{2}$ અણુઓનું વહન કરી શકે છે,જે પ્રક્રિયા દ્વારા દર્શાવેલ છે: $Hb_{4} + 4O_{2} \rightarrow Hb_{4}O_{8}$.
ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનનું વિયોજન મુખ્યત્વે $O_{2}$ નું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$,$CO_{2}$ નું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$,હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતા $(pH)$ અને તાપમાન સાથે સંબંધિત છે.
ઊંચું $pO_{2}$,નીચું $pCO_{2}$,ઓછી $H^{+}$ સાંદ્રતા અને નીચું તાપમાન ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે,જ્યારે વિપરીત પરિસ્થિતિઓ ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,આ ચારેય પરિબળો ($I, II, III$ અને $IV$) હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણ અને વિયોજનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

(D) ઓક્સિહેમોગ્લોબિનનું વિયોજન $O_{2}$ નું ઓછું આંશિક દબાણ,$CO_{2}$ નું ઊંચું આંશિક દબાણ,$H^{+}$ આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા (ઓછું $pH$) અને ઊંચા તાપમાન જેવી પરિસ્થિતિઓ દ્વારા થાય છે.
$I.$ $O_{2}$ નું વધેલું આંશિક દબાણ હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને (ઓક્સિહેમોગ્લોબિનનું નિર્માણ) પ્રોત્સાહન આપે છે,તેના વિયોજનને નહીં.
$II.$ $CO_{2}$ નું વધેલું આંશિક દબાણ વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે (બોહર અસર).
$III.$ $H^{+}$ નું વધેલું આંશિક દબાણ (ઓછું $pH$) વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે.
$IV.$ $O_{2}$ નું ઘટેલું આંશિક દબાણ વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,માત્ર પરિસ્થિતિ $I$ ઓક્સિહેમોગ્લોબિનના વિયોજનમાં મદદ કરતી નથી.

(B) ઓક્સિહિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર તાપમાનમાં વધારો,$pH$ માં ઘટાડો (એટલે કે $H^+$ સાંદ્રતામાં વધારો) અને $pCO_2$ માં વધારા જેવા પરિબળોને કારણે જમણી બાજુ ખસે છે,જે પેશીઓને ઓક્સિજન મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,ઓક્સિહિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રનું ડાબી બાજુનું સ્થળાંતર નીચા તાપમાન,ઊંચી $pH$ (નીચી $H^+$ સાંદ્રતા) અને નીચા $pCO_2$ ની સ્થિતિમાં જોવા મળે છે. આ પરિસ્થિતિઓ હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથે જોડાવાની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે,જેનાથી ઓક્સિજનનું વિયોજન મુશ્કેલ બને છે.

(D) સામાન્ય શારીરિક સ્થિતિમાં,આપણા શરીરની પેશીઓ ધમનીના રુધિર દ્વારા વહન પામતા $O_{2}$ ના માત્ર $25 \%$ જેટલા જ ભાગનો ઉપયોગ કરે છે.
પરિણામે,શિરાયુક્ત રુધિર હજુ પણ આશરે $75 \%$ જેટલું $O_{2}$ થી સંતૃપ્ત રહે છે.
આ બાકી રહેલો ઓક્સિજન એક મહત્વપૂર્ણ અનામત તરીકે કાર્ય કરે છે,જેનો ઉપયોગ શરીર દ્વારા તીવ્ર સ્નાયુબદ્ધ કસરત જેવી વધેલી ચયાપચયની માંગના સમયગાળા દરમિયાન થઈ શકે છે.

(A) આખા રુધિરની ઓક્સિજન વહન ક્ષમતા માત્ર રુધિરરસ કરતા ઘણી વધારે હોય છે. ફેફસાંમાંથી બહાર નીકળતા રુધિરમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ફેફસાંમાં પ્રવેશતા રુધિર કરતા ઘણું વધારે હોવાથી,તે સૂચવે છે કે મોટાભાગનો ઓક્સિજન રુધિરરસમાં ઓગળવાને બદલે હિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ સાથે જોડાઈને વહન પામે છે.

(B) હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ એ $RBC$ માં રહેલું લાલ રંગનું આયર્નયુક્ત રંજકદ્રવ્ય છે.
$O_2$ હિમોગ્લોબિન સાથે પ્રતિવર્તી રીતે જોડાઈને ઓક્સીહિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ બનાવે છે.
આ જોડાણ મુખ્યત્વે $O_2$ ના આંશિક દબાણ પર આધારિત છે.
ફેફસામાં,ઊંચું $pO_2$ ઓક્સીહિમોગ્લોબિનના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે,જ્યારે પેશીઓમાં,નીચું $pO_2$ તેના વિયોજનમાં મદદ કરે છે.
અન્ય સંયોજનો નીચે મુજબ છે:
$1$. $Hb + CO_2 \rightleftharpoons HbCO_2$ (કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન)
$2$. $Hb + CO \rightleftharpoons HbCO$ (કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન)

(A) હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ એ એક સંયુક્ત પ્રોટીન છે જે ગ્લોબિન નામના પ્રોટીન ભાગ અને હિમ નામના બિન-પ્રોટીન ભાગનું બનેલું છે.
હિમ સમૂહમાં ફેરસ $(Fe^{2+})$ અવસ્થામાં આયર્ન પરમાણુ હોય છે.
આ $Fe^{2+}$ આયન ઓક્સિજન માટે ચોક્કસ આકર્ષણ ધરાવે છે,જે $O_2$ અણુઓને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવવા માટે સીધા હિમ સમૂહ સાથે જોડાવા દે છે.

(D) ફેફસાંમાં,ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ ઊંચું હોય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ નીચું હોય છે,જે ઓક્સિહિમોગ્લોબિન $(HbO_2)$ ના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે. તેથી,પુરોગામી પ્રતિક્રિયા ફેફસાંમાં થાય છે.
પેશીઓમાં,ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ નીચું હોય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ ઊંચું હોય છે,જે ઓક્સિહિમોગ્લોબિનના હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ અને ઓક્સિજન $(O_2)$ માં વિઘટનને પ્રોત્સાહન આપે છે. તેથી,પ્રતિગામી પ્રતિક્રિયા પેશીઓમાં થાય છે.

(C) $pO_{2}$ અને હિમોગ્લોબિનની $O_{2}$ સાથેની ટકાવારી સંતૃપ્તિ વચ્ચેના સંબંધના આલેખકીય નિરૂપણને ઓક્સિજન ડિસોસિએશન કર્વ (ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર) અથવા ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન ડિસોસિએશન કર્વ કહેવામાં આવે છે.
તે સિગ્મોઇડ અથવા $S$-આકારનો વક્ર છે.

(A) હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ માંથી ઓક્સિજનનું વિયોજન મુખ્યત્વે શરીરની પેશીઓમાં રહેલી પરિસ્થિતિઓ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે,જ્યાં ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે. આ પરિબળોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. ઓક્સિજનનું ઓછું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$.
$2$. કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું ઊંચું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$.
$3$. ઓછું $pH$ ($H^{+}$ આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા).
$4$. ઊંચું તાપમાન.
આ પરિસ્થિતિઓ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે,જે પેશીઓમાં $O_{2}$ ના મુક્ત થવાની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.

(B) રુધિર પ્લાઝ્મામાં $CO_{2}$ ની દ્રાવ્યતા $O_{2}$ કરતા ઘણી વધારે હોય છે.
પ્લાઝ્મામાં $CO_{2}$ અને $O_{2}$ ની દ્રાવ્યતાનો ગુણોત્તર આશરે $20-25:1$ છે.
આ ઉચ્ચ દ્રાવ્યતાને કારણે,$O_{2}$ ની સરખામણીમાં $CO_{2}$ નો મોટો ટકાવારી ભાગ પ્લાઝ્મામાં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે વહન પામે છે.

(C) પેશીઓમાં,ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દ્વારા $CO_{2}$ ઉત્પન્ન થાય છે,જે રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે.
આના પરિણામે પેશીઓમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ વધારે હોય છે.
રક્તકણોમાં હાજર કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચક આ પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરે છે: $CO_{2} + H_{2}O \rightleftharpoons H_{2}CO_{3} \rightleftharpoons H^{+} + HCO_{3}^{-}$.
લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,પ્રક્રિયકો $(CO_{2})$ ની સાંદ્રતામાં વધારો થવાથી સંતુલન જમણી તરફ ખસે છે,જે $H^{+}$ અને $HCO_{3}^{-}$ આયનોના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે.

(A) $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$ પ્રક્રિયા કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપ્ત થાય છે.
આ ઉત્સેચક $RBC$ માં ખૂબ જ ઊંચી સાંદ્રતામાં અને પ્લાઝ્મામાં ઓછી માત્રામાં હાજર હોય છે.
તે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું બાયકાર્બોનેટ આયનોમાં ઝડપી રૂપાંતર કરવામાં મદદ કરે છે, જે રુધિરમાં $CO_2$ ના વહન માટે આવશ્યક છે.