Transport of gases Questions in Gujarati

(B) રુધિરમાં ઓક્સિજનનું વહન બે સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. ઓક્સિહિમોગ્લોબિન તરીકે: આશરે $97\%$ $O_2$ નું વહન રક્તકણો (RBCs) દ્વારા હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને થાય છે.
$2$. દ્રાવ્ય સ્વરૂપે: આશરે $3\%$ $O_2$ રુધિરરસ (પ્લાઝ્મા) દ્વારા દ્રાવ્ય અવસ્થામાં વહન પામે છે.

(C) હિમોગ્લોબિન ચાર પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાઓ ($2 \alpha$ અને $2 \beta$) ધરાવે છે જેમાં હિમ પ્રોસ્થેટિક સમૂહ તરીકે હોય છે.
હિમ એ આયર્ન $(Fe^{2+})$ ધરાવતી પોર્ફિરિન રીંગ છે.
એક હિમોગ્લોબિનનો અણુ ચાર ઓક્સિજનના અણુઓ સાથે જોડાય છે,જેમાં દરેક હિમ સમૂહ દીઠ એક ઓક્સિજન અણુ જોડાય છે,અને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: $Hb + 4O_2 \rightleftharpoons Hb(O_2)_4$.

(B) હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ બે મુખ્ય ભાગોનું બનેલું છે: હિમ સમૂહ અને ગ્લોબિન પ્રોટીન શૃંખલા.
$CO_2$ હિમ સમૂહમાં રહેલા આયર્ન $(Fe^{2+})$ સાથે જોડાતું નથી,કારણ કે તે $O_2$ ના જોડાણ માટેનું સ્થાન છે.
તેના બદલે,$CO_2$ ગ્લોબિન પ્રોટીન શૃંખલાના એમિનો સમૂહ સાથે જોડાઈને કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન નામનું સંયોજન બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય છે: $Hb + CO_2 \rightleftharpoons HbCO_2$ (કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન).

(D) ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર એવી પરિસ્થિતિઓમાં ડાબી તરફ ખસે છે જે હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને અનુકૂળ બનાવે છે,જે સામાન્ય રીતે વાયુકોષ્ઠોમાં જોવા મળે છે.
આ પરિસ્થિતિઓમાં નીચે મુજબનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. ઉચ્ચ $pO_2$
$2$. ઓછું $pCO_2$
$3$. ઓછી $H^+$ આયન સાંદ્રતા (ઉચ્ચ $pH$)
$4$. ઓછું તાપમાન
તેનાથી વિપરીત,ઉચ્ચ $H^+$ આયન સાંદ્રતા (ઓછું $pH$) વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે,જે હિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે (બોહર અસર). તેથી,ઉચ્ચ $H^+$ આયન સાંદ્રતા વક્રને ડાબી તરફ ખસેડવા માટે જવાબદાર નથી.

(D) $CO_2$ નું $Hb$ (હિમોગ્લોબિન) સાથે જોડાણ કરવા માટે અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ,જે $Hb$ માંથી $O_2$ ના વિયોજનને પણ સરળ બનાવે છે,તે નીચે મુજબ છે:
$1$. વધારે $pCO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ).
$2$. ઓછું $pO_2$ (ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ).
$3$. વધારે $H^+$ સાંદ્રતા (ઓછું $pH$).
$4$. ઊંચું તાપમાન.
આ પરિસ્થિતિઓ સામાન્ય રીતે ચયાપચયની દ્રષ્ટિએ સક્રિય પેશીઓમાં જોવા મળે છે,જેના કારણે ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર જમણી તરફ ખસે છે,જેને બોહર અસર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) સામાન્ય શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં, $100 \,ml$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર પેશીઓને $5 \,ml$ $O_2$ પહોંચાડે છે.
જોકે, શ્રમયુક્ત કસરતની પરિસ્થિતિમાં, પેશીઓને વધુ ઓક્સિજનની જરૂર હોય છે અને $100 \,ml$ રુધિર પેશીઓને આશરે $15 \,ml$ $O_2$ પહોંચાડે છે.
આપણે જાણીએ છીએ કે $1 \,\text{લિટર} = 1000 \,ml$, તેથી $1000 \,ml$ રુધિર માટે ઓક્સિજનનું વહન નીચે મુજબ ગણી શકાય:
જો $100 \,ml$ રુધિર $15 \,ml$ $O_2$ પહોંચાડે, તો $1000 \,ml$ રુધિર $(15 \,ml / 100 \,ml) \times 1000 \,ml = 150 \,ml$ $O_2$ પહોંચાડશે.
તેથી, શ્રમયુક્ત પરિસ્થિતિમાં એક લિટર રુધિર દ્વારા વહન પામતા ઓક્સિજનનું પ્રમાણ આશરે $150 \,ml$ છે.

(C) વિધાન ખોટું છે કારણ કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું વહન મુખ્યત્વે બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ ના સ્વરૂપમાં થાય છે,સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ તરીકે નહીં.
કારણ સાચું છે કારણ કે લગભગ $7\%$ $CO_2$ રુધિરના પ્લાઝ્મામાં ઓગળેલા સ્વરૂપમાં વહન પામે છે,જે પ્રતિ $100 \; ml$ રુધિરમાં આશરે $0.3 \; ml$ $CO_2$ જેટલું થાય છે.
તેથી,સાચો જવાબ એ છે કે વિધાન ખોટું છે,પરંતુ કારણ સાચું છે.

(A) $CO_2$ નો દ્રાવ્યતા ગુણાંક $O_2$ કરતા $20-25$ ગણો વધારે હોય છે.
આ ઊંચી દ્રાવ્યતાને કારણે,$CO_2$ નું રુધિરમાં વધુ કાર્યક્ષમ રીતે વહન થાય છે.
$100 \; ml$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિરમાં,$O_2$ નું પ્રમાણ આશરે $20 \; ml$ હોય છે,જ્યારે $CO_2$ નું પ્રમાણ આશરે $48 \; ml$ હોય છે.
તેથી,માનવ રુધિરમાં હંમેશા $O_2$ ની તુલનામાં $CO_2$ નું પ્રમાણ વધારે હોય છે,અને આ સીધું જ $CO_2$ ના ઊંચા દ્રાવ્યતા ગુણાંકને કારણે છે.

(C) સામાન્ય શારીરિક સ્થિતિમાં,$100 \; ml$ ઓક્સિજનયુક્ત (ધમની) રુધિર આશરે $19 \; ml$ $O_2$ વહન કરે છે.
જ્યારે આ રુધિર પેશીઓમાંથી પસાર થાય છે,ત્યારે આશરે $5 \; ml$ $O_2$ પેશીઓને પહોંચાડવામાં આવે છે,જેનાથી શિરાયુક્ત રુધિરમાં $14.4 \; ml$ $O_2$ બાકી રહે છે.
આનો અર્થ એ છે કે આરામની સ્થિતિમાં શિરાયુક્ત રુધિર $75\%$ ઓક્સિજનથી સંતૃપ્ત રહે છે.
આપેલ કારણનું વિધાન 'કસરત' અને 'આરામ' ની સ્થિતિના સંદર્ભમાં થોડું અચોક્કસ છે,કારણ કે $25\%$ ઓક્સિજનનું વહન એ આરામની સ્થિતિ માટેનું પ્રમાણિત મૂલ્ય છે,કસરત માટે નહીં (જ્યાં ઓક્સિજનનું વહન નોંધપાત્ર રીતે વધે છે).
તેથી,વિધાન સાચું છે,પરંતુ 'કસરત' ના ઉલ્લેખને કારણે કારણ તકનીકી રીતે ખોટું છે.

(C) ઓક્સિજનના અણુઓની સંખ્યા હિમોગ્લોબિનના અણુઓની સંખ્યા જેટલી જ છે. દરેક હિમોગ્લોબિન અણુ $4$ ઓક્સિજન અણુઓ સાથે જોડાઈ શકે છે.
હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ સહકારી (allosteric) પ્રકૃતિનું હોવાથી,એકવાર $1^{st}$ ઓક્સિજન અણુ $Hb$ અણુ સાથે જોડાય,પછી તે $Hb$ અણુની બાકીના ઓક્સિજન અણુઓ માટેની આકર્ષણ શક્તિ નોંધપાત્ર રીતે વધી જાય છે.
તેથી,જો આપણી પાસે $4$ $Hb$ અણુઓ અને $4$ ઓક્સિજન અણુઓ હોય,તો $4$ ઓક્સિજન અણુઓ અન્ય $Hb$ અણુઓમાં વહેંચાવાને બદલે એક જ $Hb$ અણુ સાથે સંતૃપ્ત $(HbO_8)$ થાય ત્યાં સુધી જોડાશે.
પરિણામે,કુલ $Hb$ અણુઓમાંથી $1/4$ ભાગના અણુઓ $4$ ઓક્સિજન અણુઓ સાથે સંપૂર્ણપણે સંતૃપ્ત થશે,જ્યારે બાકીના $3/4$ ભાગના $Hb$ અણુઓ ખાલી (બંધન વગરના) રહેશે.
આમ,લગભગ એક-ચતુર્થાંશ $Hb$ અણુઓ દરેક ચાર ઓક્સિજન અણુઓ સાથે જોડાયેલા હોય છે.

(A) માનવ શરીરમાં $98.5 \%$ $O_{2}$ નું વહન શ્વસન રંજકદ્રવ્ય હિમોગ્લોબિન દ્વારા થાય છે,જે રુધિરના રક્તકણો (erythrocytes) માં હાજર હોય છે.
હિમોગ્લોબિનનો એક અણુ $O_{2}$ ના ચાર અણુઓનું વહન કરી શકે છે.

(A) એક સ્વસ્થ પુખ્ત મનુષ્યમાં, હિમોગ્લોબિનનું સરેરાશ પ્રમાણ દર $100$ mL રુધિરે $12-16$ ગ્રામ હોય છે。
હિમોગ્લોબિન એ રક્તકણો $(RBCs)$ માં જોવા મળતું લાલ રંગનું આયર્નયુક્ત રંજકદ્રવ્ય છે。
આ અણુઓ શ્વસન વાયુઓ, ખાસ કરીને ઓક્સિજન $(O_2)$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ ના વહનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે。

(B) વધારે ઊંચાઈએ વાતાવરણીય ઓક્સિજનનું સ્તર ઓછું હોય છે.
ઓક્સિજનના ઓછા આંશિક દબાણની ભરપાઈ કરવા માટે,શરીર $RBCs$ નું ઉત્પાદન વધારે છે જેથી પેશીઓ સુધી પૂરતો ઓક્સિજન પહોંચી શકે.
તેથી,સમુદ્ર સપાટી પર રહેતા લોકોની સરખામણીમાં (આશરે $5 \; million/mm^3$) ઊંચાઈ પર રહેતા લોકોમાં $RBCs$ ની સંખ્યા (આશરે $8 \; million/mm^3$) વધુ હોય છે.

(B) આપેલ આલેખ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર દર્શાવે છે.
ફેફસાંમાં,$O_{2}$ નું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ ઊંચું હોય છે,જે હિમોગ્લોબિન સાથે $O_{2}$ ના જોડાણને સરળ બનાવે છે,જેના પરિણામે હિમોગ્લોબિનની ટકાવારી સંતૃપ્તિ ઊંચી રહે છે. આ વક્ર પરના બિંદુ $A$ ને અનુરૂપ છે.
પેશીઓમાં,ચયાપચયની પ્રક્રિયાને કારણે $O_{2}$ નું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ ઓછું હોય છે,જે ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી $O_{2}$ ના વિયોજનનું કારણ બને છે,જેના પરિણામે સંતૃપ્તિની ટકાવારી ઓછી રહે છે. આ વક્ર પરના બિંદુ $B$ ને અનુરૂપ છે.
તેથી,$A$ ફેફસાં દર્શાવે છે અને $B$ પેશીઓ દર્શાવે છે.

(A) કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ એ રક્તકણો (erythrocytes) માં જોવા મળતો ઉત્સેચક છે.
તે $CO_2$ ના વહનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
પેશીઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થતો મોટાભાગનો $CO_2$ રુધિરમાં પ્રસરણ પામે છે અને રક્તકણોમાં પ્રવેશ કરે છે,જ્યાં તે કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ ઉત્સેચકની હાજરીમાં પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયા રક્તકણોની અંદર ખૂબ જ ઝડપથી થાય છે,જે $CO_2$ ને બાયકાર્બોનેટ આયનોમાં રૂપાંતરિત કરીને વહન કરવામાં મદદ કરે છે.
તેથી,વિધાન $I$ સાચું છે અને તે વિધાન $II$ માં વર્ણવેલ પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર છે.

(D) હિમોગ્લોબિન એ ચતુર્થક પ્રોટીન છે જે ચાર પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાઓ ($2 \alpha$ અને $2 \beta$ શૃંખલાઓ) ધરાવે છે.
દરેક પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલા એક હિમ સમૂહ સાથે જોડાયેલી હોય છે.
તેથી,દરેક હિમોગ્લોબિન અણુમાં કુલ $4$ હિમ સમૂહ હોય છે.

(A) વાયુકોષ્ઠોમાં,ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_{2})$ ઉચ્ચ હોય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_{2})$ નીચું હોય છે.
આ પરિસ્થિતિઓ ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવવા માટે હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણ માટે આદર્શ છે.
વધુમાં,$H^{+}$ આયનોની ઓછી સાંદ્રતા (ઉચ્ચ $pH$) અને નીચું તાપમાન હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને વધુ પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,વાયુકોષ્ઠોમાં અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ ઉચ્ચ $pO_{2}$,નીચું $pCO_{2}$,ઓછા $H^{+}$ અને નીચું તાપમાન છે.

(A) મનુષ્યોમાં,ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર ફેફસાંમાંથી આશરે $97\%$ થી $98\%$ ઓક્સિજન સંતૃપ્તિ સાથે બહાર નીકળે છે.
દર $100 \ ml$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિરમાં આશરે $20 \ ml$ $O_2$ હોય છે.
સામાન્ય શારીરિક સ્થિતિમાં,જ્યારે આ રુધિર દૈહિક પેશીઓ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે તે દર $100 \ ml$ રુધિર દીઠ પેશીઓને આશરે $5 \ ml$ $O_2$ મુક્ત કરે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $5 \ ml$ છે.

(A) માનવ શરીરમાં ઓક્સિજન $(O_2)$ નું વહન મુખ્યત્વે બે પદ્ધતિઓ દ્વારા થાય છે:
$1$. લગભગ $97\%$ $O_2$ રુધિરમાં રહેલા રક્તકણો $(RBCs)$ દ્વારા વહન પામે છે,જ્યાં તે હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને ઓક્સિહિમોગ્લોબિન બનાવે છે.
$2$. બાકીનો $3\%$ $O_2$ રુધિરરસ (પ્લાઝ્મા) માં ઓગળેલા સ્વરૂપે વહન પામે છે.
તેથી,રુધિરરસ દ્વારા વહન અને રક્તકણો દ્વારા વહનનો ગુણોત્તર $3\% : 97\%$ છે.

(D) રુધિરમાં $CO_2$ નું વહન ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ તરીકે: આશરે $70\%$ $CO_2$ આ સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. કાર્બામિનોહિમોગ્લોબિન તરીકે: આશરે $20-25\%$ $CO_2$ $RBCs$ માં હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને વહન પામે છે.
$3$. રુધિરરસ (Plasma) માં દ્રાવ્ય સ્વરૂપે: આશરે $7\%$ $CO_2$ રુધિરરસ દ્વારા દ્રાવ્ય અવસ્થામાં વહન પામે છે.
તેથી,$RBCs$,$Plasma$ અને $Bicarbonate$ માટેનો સાચો ક્રમ અનુક્રમે $20-25\%$,$7\%$ અને $70\%$ છે.

(C) હીમોગ્લોબિન એ રક્તકણો $(RBCs)$ માં જોવા મળતું લાલ રંગનું આયર્ન ધરાવતું રંજકદ્રવ્ય છે.
દરેક હીમોગ્લોબિન અણુ મહત્તમ ચાર $O_2$ અણુઓનું વહન કરી શકે છે.
$O_2$ નું હીમોગ્લોબિન સાથેનું જોડાણ મુખ્યત્વે $O_2$ ના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ પર આધારિત છે.
જોકે,હીમોગ્લોબિન સાથે $O_2$ નું જોડાણ પ્રતિવર્તી (reversible) પ્રક્રિયા છે,અપ્રતિવર્તી (irreversible) નથી. આ પ્રતિવર્તીતા પેશીઓ સુધી ઓક્સિજનના વહન અને મુક્તિ માટે આવશ્યક છે. તેથી,$O_2$ હીમોગ્લોબિન સાથે અપ્રતિવર્તી રીતે જોડાય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(B) હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની ટકાવારી સંતૃપ્તિ અને ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ વચ્ચે દોરવામાં આવેલા વક્રને ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ વક્ર સામાન્ય રીતે સિગ્મોઇડ ($S$-આકારનો) હોય છે.
તે રુધિરમાં હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ અને ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(B) ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(PO_2)$ અને હીમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની સંતૃપ્તિની ટકાવારી વચ્ચેના સંબંધને ઓક્સિજન-હીમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર (dissociation curve) દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
આ વક્ર સ્વભાવે સિગ્મોઇડ (sigmoid) અથવા $S$ આકારનો હોય છે.
આ $S$ આકારનો વક્ર દર્શાવે છે કે જેમ જેમ ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ વધે છે,તેમ તેમ હીમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ ઝડપથી વધે છે જ્યાં સુધી તે સંતૃપ્ત ન થાય,જે હીમોગ્લોબિન અણુના ચાર હિમ જૂથો સાથે ઓક્સિજનના સહકારી જોડાણને પ્રતિબિંબિત કરે છે.

(B) ઓક્સિહિમોગ્લોબિનનું નિર્માણ વાયુકોષ્ઠમાં થાય છે જ્યાં ઓક્સિજન હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે.
આ પ્રક્રિયા એવી પરિસ્થિતિઓ દ્વારા અનુકૂળ બને છે જે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિમાં વધારો કરે છે.
આ પરિસ્થિતિઓમાં નીચે મુજબનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. ઓક્સિજનનું ઉંચું આંશિક દબાણ $(pO_2)$.
$2$. કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું નીચું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$.
$3$. હાઇડ્રોજન આયનોની $(H^+)$ નીચી સાંદ્રતા (એટલે કે ઉંચી pH).
$4$. નીચું તાપમાન.
આ પરિબળો ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને ડાબી બાજુ ખસેડે છે,જે ઓક્સિજનના જોડાણને પ્રોત્સાહન આપે છે.

(C) ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનનું વિયોજન પેશીઓમાં રહેલા વિવિધ પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે,જેને બોહર અસર (Bohr effect) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પેશીઓમાં,કોષીય શ્વસનને કારણે ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ નીચું હોય છે,જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ ઉંચું હોય છે.
વધુમાં,પેશીઓમાં ચયાપચયની પ્રક્રિયાને કારણે $H^+$ આયનોની સાંદ્રતા વધે છે (જે $pH$ ઘટાડે છે) અને સ્થાનિક તાપમાનમાં પણ વધારો થાય છે.
આ પરિસ્થિતિઓ—નીચું $pO_2$,ઉંચું $pCO_2$,ઉંચી $H^+$ સાંદ્રતા અને ઉંચું તાપમાન—ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે,જેનાથી ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનનું પેશીઓમાં મુક્ત થવું સરળ બને છે.

(C) એક સ્વસ્થ વ્યક્તિમાં,દર $100 \,mL$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિરમાં આશરે $20 \,mL \,O_2$ હોય છે.
સામાન્ય દેહધાર્મિક પરિસ્થિતિમાં,આ રુધિર દરેક પરિવહન ચક્ર દરમિયાન પેશીઓને આશરે $5 \,mL \,O_2$ પહોંચાડે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $5 \,mL$ છે.

(B) રુધિરમાં $CO_2$ નું વહન ત્રણ સ્વરૂપે થાય છે:
$1$. રુધિરરસમાં ઓગળેલા વાયુ તરીકે: લગભગ $7\, \% \,CO_2$ રુધિરરસ દ્વારા ઓગળેલા સ્વરૂપે વહન પામે છે.
$2$. કાર્બેમિનો હીમોગ્લોબિન તરીકે: લગભગ $20-25\, \% \,CO_2$ હીમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને કાર્બેમિનો હીમોગ્લોબિન બનાવે છે.
$3$. બાયકાર્બોનેટ આયનો તરીકે: લગભગ $70\, \% \,CO_2$ રુધિરરસમાં બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ તરીકે વહન પામે છે.
તેથી,કાર્બેમિનો હીમોગ્લોબિન સ્વરૂપે વહન પામતા $CO_2$ નું સાચું પ્રમાણ $20-25\, \%$ છે.

(C) કાર્બોમિનો હીમોગ્લોબિનનું નિર્માણ મુખ્યત્વે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(pCO_2)$ અને ઓક્સિજન $(pO_2)$ ના આંશિક દબાણ પર આધારિત છે.
પેશીઓમાં ચયાપચયની ક્રિયાઓને કારણે $CO_2$ નું પ્રમાણ વધુ અને $O_2$ નું પ્રમાણ ઓછું હોય છે.
વધુ $pCO_2$ એ હીમોગ્લોબિન સાથે $CO_2$ ના જોડાણને પ્રોત્સાહન આપે છે જેથી કાર્બોમિનો હીમોગ્લોબિન બને છે.
તેનાથી વિપરીત,ઓછું $pO_2$ હીમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટાડે છે,જે પેશીઓને $O_2$ મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે અને હીમોગ્લોબિનને $CO_2$ સાથે સરળતાથી જોડાવા દે છે.

(D) વાયુકોષ્ઠમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ વધુ હોય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ ઓછું હોય છે.
હાલડેન અસર (Haldane effect) મુજબ,ફેફસાંમાં હીમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનનું જોડાણ કાર્બેમિનો હીમોગ્લોબિનમાંથી $CO_2$ ના વિયોજનને પ્રોત્સાહન આપે છે.
વધુ $pO_2$ હીમોગ્લોબિનના ઓક્સિજનેશનને સરળ બનાવે છે,જે કાર્બેમિનો સંયોજનોમાંથી $CO_2$ ને દૂર કરે છે.
વાયુકોષ્ઠમાં ઓછું $pCO_2$ એક સાંદ્રતા ઢાળ (concentration gradient) બનાવે છે જે $CO_2$ ને રુધિરમાંથી બહાર નીકળીને વાયુકોષ્ઠમાં પ્રવેશવા દે છે,જેથી ઉચ્છવાસ દ્વારા તેનો નિકાલ થઈ શકે.
તેથી,કાર્બેમિનો હીમોગ્લોબિનમાંથી $CO_2$ ના વિયોજન માટે $pCO_2$ ઓછું અને $pO_2$ વધુ હોવું જરૂરી છે.

(A) પ્રક્રિયા $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons HCO_3^- + H^+$ રક્તકણો $(RBCs)$ માં થાય છે.
આ પ્રક્રિયા કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ એ ઝિંક ધરાવતો ઉત્સેચક છે જે $CO_2$ ના જલીયકરણને સરળ બનાવીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે અને ત્યારબાદ તેનું બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ અને હાઈડ્રોજન આયનો $(H^+)$ માં વિઘટન કરે છે.
આ પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાના બંને તબક્કાઓ એક જ ઉત્સેચક,કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
તેથી,$P$ અને $Q$ બંને કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ દર્શાવે છે.

(C) પ્રક્રિયા $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$ કાર્બોનિક એનહાઈડ્રેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
પેશી સ્તરે,ઊંચું $pCO_2$ એ $HCO_3^-$ અને $H^+$ આયનોના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે,જે ત્યારબાદ ફેફસાં સુધી વહન પામે છે.
ફૂપ્ફૂસ (વાયુકોષ્ઠ) સ્તરે,નીચા $pCO_2$ ને કારણે આ પ્રક્રિયા ઉલટી દિશામાં થાય છે,જેના પરિણામે $CO_2$ અને $H_2O$ બને છે,જે ઉચ્છવાસ દ્વારા બહાર નીકળે છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયા પેશી અને ફૂપ્ફૂસ બંને સ્તરે થાય છે.

(B) પ્રક્રિયા $H^+ + HCO_3^- \rightarrow H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2$ એ બાયકાર્બોનેટ આયનોનું કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં રૂપાંતર દર્શાવે છે.
આ પ્રક્રિયા ફુપ્ફુસીય સ્તરે (ફેફસાંમાં) થાય છે,જ્યાં રુધિરમાંથી $CO_2$ વાયુકોષ્ઠોમાં મુક્ત થાય છે જેથી તેને ઉચ્છવાસ દ્વારા બહાર કાઢી શકાય.
પેશી સ્તરે,આ પ્રક્રિયા વિરુદ્ધ દિશામાં થાય છે $(CO_2 + H_2O \rightarrow H_2CO_3 \rightarrow H^+ + HCO_3^-)$,જેથી $CO_2$ નું વહન બાયકાર્બોનેટ આયનોના સ્વરૂપમાં થઈ શકે.

(B) વાયુઓનું વિનિમય રુધિર અને વાયુકોષ્ઠો વચ્ચે થાય છે.
વાયુકોષ્ઠો સુધી પહોંચતું ઓક્સિજનવિહીન રુધિર $CO_2$ ધરાવે છે જેને બહાર કાઢવાની જરૂર હોય છે.
દરેક $100$ $mL$ ઓક્સિજનવિહીન રુધિર વાયુકોષ્ઠોમાં નિકાલ માટે આશરે $4$ $mL$ $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિહેમોગ્લોબિનનું નિર્માણ મુખ્યત્વે ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ દ્વારા નક્કી થાય છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં ઉચ્ચ $pO_2$,ઓછું $pCO_2$,ઓછી $H^{+}$ સાંદ્રતા અને નીચું તાપમાન જેવી પરિસ્થિતિઓ હોય છે.
આ પરિસ્થિતિઓ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્રને ડાબી તરફ ખસેડે છે,જે હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,ઉચ્ચ $pO_2$ અને ઓછી $H^{+}$ સાંદ્રતા એ ઓક્સિહેમોગ્લોબિનના નિર્માણ માટે અનુકૂળ પરિબળો છે.

(C) વાયુકોષ્ઠોમાં ઓક્સિહેમોગ્લોબિનના નિર્માણ માટેની પરિસ્થિતિઓ અનુકૂળ હોય છે.
આ પરિસ્થિતિઓમાં ઉચ્ચ $pO_2$,નીચું $pCO_2$,ઓછી $H^+$ સાંદ્રતા અને નીચું તાપમાનનો સમાવેશ થાય છે.
ઉચ્ચ $pO_2$ એ હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેનાથી વિપરીત,ઉચ્ચ $pCO_2$,ઉચ્ચ $H^+$ સાંદ્રતા અને ઊંચું તાપમાન પેશીઓમાં ઓક્સિહેમોગ્લોબિનના વિઘટન માટે અનુકૂળ છે.

(C) પ્રક્રિયા $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons HCO_3^- + H^+$ એ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
આ ઉત્સેચક રક્તકણો $(RBCs)$ માં ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં હાજર હોય છે.
તે $CO_2$ ના જલીયકરણને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવવા માટે અને ત્યારબાદ તેના બાયકાર્બોનેટ $(HCO_3^-)$ અને હાઇડ્રોજન આયનો $(H^+)$ માં વિઘટન માટે મદદ કરે છે.
કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચક આ પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાના બંને તબક્કાઓને ઉદ્દીપિત કરતું હોવાથી,$A$ અને $B$ બંને કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ છે.

(C) કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ એ ઝિંક ધરાવતું ઉત્સેચક છે જે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ અને પાણી $(H_2O)$ વચ્ચેની પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરીને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે.
આ ઉત્સેચક રક્તકણો $(RBCs)$,જેને એરિથ્રોસાઇટ્સ પણ કહેવામાં આવે છે,તેમાં ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં જોવા મળે છે.
તે $RBCs$ માં $CO_2$ નું બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ માં રૂપાંતર કરીને અને તેનાથી ઉલટું,પેશીઓમાંથી ફેફસાં સુધી $CO_2$ ના વહનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

$(D)$ ચાલો દરેક વિધાનનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$(i)$ ખોટું: $100 \ ml$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિર લગભગ $20 \ ml$ ઓક્સિજનનું વહન કરે છે. તેથી, $1 \ litre$ $(1000 \ ml)$ રુધિર $200 \ ml$ ઓક્સિજનનું વહન કરે છે, $20 \ ml$ નહીં.
$(ii)$ ખોટું: બોહર અસર મુજબ, જ્યારે $PCO_2$ વધે છે, ત્યારે હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન પ્રત્યેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટે છે, જે ઓક્સિજન વિયોજન વક્રને જમણી તરફ ખસેડે છે.
$(iii)$ ખોટું: $100 \ ml$ ધમનીના રુધિરમાં લગભગ $4 \ ml$ $CO_2$ હોય છે. તેથી, $1 \ litre$ ધમનીના રુધિરમાં લગભગ $40 \ ml$ $CO_2$ હોય છે, $4 \ ml$ નહીં.
$(iv)$ ખોટું: $CO_2$ અને $H^+$ આયનોની સરખામણીમાં શ્વસન લયના નિયમનમાં ઓક્સિજનની ભૂમિકા નહિવત માનવામાં આવે છે.
આમ, ચારેય વિધાનો ખોટા હોવાથી, સાચો વિકલ્પ $(d)$ છે.

(B) અશુદ્ધ રુધિર પેશીઓમાંથી $CO_2$ ને ફેફસાં સુધી ઉત્સર્જન માટે વહન કરે છે.
માનવ શરીરમાં,દરેક $100 \ ml$ અશુદ્ધ રુધિરમાં આશરે $4 \ ml$ $CO_2$ હોય છે જે વાયુ વિનિમય માટે વાયુકોષ્ઠોને પહોંચાડવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(B) સામાન્ય શારીરિક સ્થિતિમાં,દર $100 \ ml$ ઓક્સિજનયુક્ત રુધિરમાં આશરે $20 \ ml$ $O_2$ હોય છે.
જોકે,તે એક સંપૂર્ણ પરિભ્રમણ દરમિયાન પેશીઓને માત્ર $5 \ ml$ જેટલો જ $O_2$ પહોંચાડે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $5 \ ml$ છે.

(C) હેમ્બર્ગરની ઘટના,જેને ક્લોરાઈડ શિફ્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં $CO_2$ ના વહન દરમિયાન જ્યારે બાયકાર્બોનેટ આયનો $(HCO_3^-)$ $RBCs$ માંથી બહાર પ્લાઝ્મામાં પ્રસરણ પામે છે,ત્યારે વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^-)$ પ્લાઝ્મામાંથી $RBCs$ માં પ્રવેશ કરે છે.

(A) $I$. શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં હિમોગ્લોબિનની $100\%$ સંતૃપ્તિ ખૂબ જ દુર્લભ છે કારણ કે રુધિરમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ ભાગ્યે જ એવા સ્તરે પહોંચે છે જે સંપૂર્ણ સંતૃપ્તિનું કારણ બને.
$II$. વાયુકોષ્ઠોમાં $ppO_2$ આશરે $100 \text{ mm Hg}$ હોય છે,જે હિમોગ્લોબિનની $95-97\%$ સંતૃપ્તિમાં પરિણમે છે,જે એક સાચું વિધાન છે.
$III$. $30 \text{ mm Hg}$ ના $ppO_2$ પર,હિમોગ્લોબિનની સંતૃપ્તિ આશરે $50\%$ હોય છે,જે એક સાચું વિધાન છે.
$IV$. ઓક્સિહિમોગ્લોબિન વિયોજન વક્ર સિગ્મોઇડ ($S$-આકારનો) હોય છે,$J$-આકારનો નહીં.
તેથી,વિધાન $I$ અને $IV$ ખોટા છે.

(C) રુધિર ફેફસાંમાંથી પેશીઓ સુધી ઓક્સિજનનું વહન કરે છે.
ઓક્સિજન રુધિરમાં બે સ્વરૂપે વહન પામે છે:
$1$. રક્તકણોમાં હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાઈને (આશરે $97\%$).
$2$. રુધિરરસમાં ઓગળેલા સ્વરૂપે (આશરે $3\%$ અથવા $0.03$).
તેથી,રુધિરરસ કુલ ઓક્સિજનના $0.03$ ભાગનું ઓગળેલા સ્વરૂપમાં વહન કરે છે.

(B) જ્યારે $ppCO_2$ ઊંચું હોય અને pH ઓછી હોય (એસિડિક સ્થિતિ),ત્યારે હિમોગ્લોબિનની $O_2$ માટેની આકર્ષણ શક્તિ ઘટે છે. આ ઘટનાને બોહર અસર (Bohr effect) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પરિણામે,ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર જમણી તરફ ખસે છે.
આ આકર્ષણ શક્તિમાં ઘટાડો ઓક્સિહિમોગ્લોબિનમાંથી $O_2$ મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે,જેથી $O_2$ પેશીના કોષોમાં પ્રસરણ પામી શકે છે જ્યાં તેની કોષીય શ્વસન માટે જરૂર હોય છે.
તેથી,વિધાન $ii$ અને $iv$ સાચા છે.

(A) વિધાન $I$ સાચું છે કારણ કે ઓક્સિજન-વિયોજન વક્ર હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથેની સંતૃપ્તિની ટકાવારી $(HbO_2)$ અને ઓક્સિજનના આંશિક દબાણ $(pO_2)$ વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
વિધાન $II$ ખોટું છે કારણ કે ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર $ppCO_2$ માં વધારો,હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતામાં વધારો ($pH$ માં ઘટાડો) અને તાપમાનમાં વધારાને કારણે જમણી તરફ (બોહર અસર) ખસે છે. $ppCO_2$ અને તાપમાનમાં ઘટાડો થવાથી તે ડાબી તરફ ખસે છે.

$(A)$ કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ એ ઝિંક ધરાવતો ઉત્સેચક છે જે પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપિત કરે છે: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$.
આ ઉત્સેચક $RBCs$ (રક્તકણો) ની અંદર ખૂબ જ ઊંચી સાંદ્રતામાં હાજર હોય છે અને રુધિર પ્લાઝ્મામાં ખૂબ જ અલ્પ માત્રામાં હોય છે.
વિધાન $I$ સાચું છે કારણ કે આ ઉત્સેચક મુખ્યત્વે $RBCs$ માં સ્થિત હોય છે અને શારીરિક હેતુઓ માટે પ્લાઝ્મામાં ગેરહાજર અથવા નગણ્ય માનવામાં આવે છે.
વિધાન $II$ સાચું છે કારણ કે $RBCs$ માં કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝની ઊંચી સાંદ્રતા પ્લાઝ્માની તુલનામાં પ્રક્રિયાના દરને નોંધપાત્ર રીતે વેગ આપે છે, જ્યાં ઉત્સેચકની સાંદ્રતા અત્યંત ઓછી હોય છે.

(C) ઓક્સિજન વિયોજન વક્ર એ સિગ્મોઇડ આકારનો વક્ર છે.
તે pH માં વધારો,$ppCO_2$ માં ઘટાડો,તાપમાનમાં ઘટાડો અને $DPG$ ના સ્તરમાં ઘટાડાને કારણે ડાબી તરફ ખસે છે.
pH માં વધારો એ હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતામાં ઘટાડો (આલ્કલાઇન સ્થિતિ) સૂચવે છે,જે હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણને સરળ બનાવે છે,જેના પરિણામે વક્ર ડાબી તરફ ખસે છે.

(D) વાયુકોષ્ઠની હવાનું સાચું $ppCO_2$ $40 \ mm \ Hg$ છે,$45 \ mm \ Hg$ નથી. તેથી,વિકલ્પ $D$ ખોટું વિધાન છે. ઓક્સિજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ આંશિક દબાણના ઢાળને આધારે વાયુકોષ્ઠ પટલમાંથી પ્રસરણ પામે છે,અને આ પટલ બંને વાયુઓ માટે અત્યંત પ્રવેશશીલ છે.

(C) કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ ની હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઓક્સિજન $(O_2)$ કરતા આશરે $200-250$ ગણી વધારે હોય છે.
જ્યારે $CO$ હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે એક સ્થાયી સંયોજન બનાવે છે જેને કાર્બોક્સીહિમોગ્લોબિન કહેવામાં આવે છે.
આ જોડાણને કારણે હિમોગ્લોબિન પેશીઓ સુધી ઓક્સિજન પહોંચાડી શકતું નથી,જેના પરિણામે હાયપોક્સિયા થાય છે અને કાર્બન મોનોક્સાઇડનું ઝેર જીવલેણ બની શકે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
વાયુકોષ્ઠોમાં,ઉચ્ચ $pO_2$,નીચું $pCO_2$,ઓછી $H^+$ સાંદ્રતા અને નીચું તાપમાન જેવી પરિસ્થિતિઓ હોય છે.
આ પરિબળો ઓક્સિહેમોગ્લોબિન બનાવવા માટે હિમોગ્લોબિન સાથે ઓક્સિજનના જોડાણ માટે અનુકૂળ છે.
તેનાથી વિપરીત,પેશીઓમાં નીચું $pO_2$,ઉચ્ચ $pCO_2$,ઉચ્ચ $H^+$ સાંદ્રતા અને ઊંચું તાપમાન ઓક્સિહેમોગ્લોબિનમાંથી ઓક્સિજનના વિયોજન (છૂટા પડવા) માટે અનુકૂળ છે.
તેથી,$O_2$ ફેફસાંની સપાટી પર હિમોગ્લોબિન સાથે જોડાય છે અને પેશીઓમાં મુક્ત થાય છે.