मुख्य विचार
कोशिकीय श्वसन रासायनिक अभिक्रियाओं से उपयोगी ऊर्जा देता है। साँस और गैस विनिमय ऑक्सीजन पहुँचाते तथा कार्बन डाइऑक्साइड हटाते हैं; परिसंचरण विनिमय सतहों को पूरे शरीर की कोशिकाओं से जोड़ता है।
1. ऊर्जा हस्तांतरण कोशिकाओं में होता है
कोशिकीय श्वसन अभिक्रियाओं का समूह है जो पोषकों की ऊर्जा एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) जैसे उपयोगी रूपों में बदलता है। ATP सक्रिय परिवहन और मांसपेशी संकुचन जैसे कार्य चलाता है। वायवीय श्वसन में ऑक्सीजन की सहायता से ग्लूकोज कुल मिलाकर कार्बन डाइऑक्साइड और जल में टूटता है। आरंभिक विघटन कोशिकाद्रव्य में और सामान्य सुकेंद्रकीय कोशिका के मुख्य बाद के चरण माइटोकॉन्ड्रिया में होते हैं। सरल सार है ग्लूकोज + ऑक्सीजन → कार्बन डाइऑक्साइड + जल; ऊर्जा ATP और ऊष्मा में जाती है। कुछ मार्ग बिना ऑक्सीजन कम ATP देते हैं; यीस्ट किण्वन में एथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड बनते हैं। श्वसन केवल छाती चलाने का दूसरा नाम नहीं।
2. दाब अंतर हवा चलाता है
हवा नाक या मुख से श्वासनली, शाखित श्वसनियों और छोटी नलियों से वायुकोषों तक पहुँचती है। सामान्य अंदर की साँस में डायाफ्राम सिकुड़कर नीचे जाता है और पसलियों की गति वक्ष गुहा बढ़ाती है। फेफड़े फैलने से उनका वायुदाब बाहरी वायुमंडल से कम होता है, हवा भीतर आती है। शांत बाहर की साँस में मांसपेशियाँ शिथिल होती हैं और प्रत्यास्थ वापसी हवा बाहर करती है। फेफड़े ऑक्सीजन बनाते या कमरे से हर अणु सक्रिय रूप से नहीं खींचते। वायु आवागमन विनिमय सतह तक नई हवा देता है; सतह पार करना गैस प्रवणताओं पर निर्भर है।
3. पतली सतह और प्रवाह विसरण में सहायक हैं
वायुकोष मिलकर बड़ी सतह देते हैं और रक्त केशिकाएँ पास होती हैं। ऑक्सीजन पतली बाधा से वायुकोष की हवा से कम ऑक्सीजन आंशिक दाब वाले रक्त की ओर जाती है। कार्बन डाइऑक्साइड की प्रवणता उलटी होने से वह दूसरी ओर जाती है। आंशिक दाब गैस मिश्रण के दाब में एक गैस का योगदान बताता और विनिमय समझाता है। ऊतकों में ऑक्सीजन रक्त से कोशिकाओं तक तथा चयापचय की कार्बन डाइऑक्साइड रक्त में जाती है। हवा और रक्त का प्रवाह अंतर बनाए रखता है। बाधा मोटी हो या हवा-रक्त का उचित नवीकरण न हो तो अकेली बड़ी सतह पर्याप्त नहीं।
स्रोत: एनआईएच एनएचएलबीआई: श्वसन शरीर के लिए क्या करता है ↗ · एनसीईआरटी: जैव प्रक्रम ↗ · ओपनस्टैक्स, राइस विश्वविद्यालय: गैस विनिमय ↗
4. रक्त केवल ऑक्सीजन नहीं ले जाता
लाल रक्त कोशिकाओं का हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन को उलट सकने वाले जुड़ाव से बाँधता है और अकेले प्लाज्मा में घुलने से कहीं अधिक मात्रा ले जाता है। प्लाज्मा जल, पोषक, लवण, संकेत अणु और अपशिष्ट वाला द्रव भाग है। काफी कार्बन डाइऑक्साइड बाइकार्बोनेट बनकर जाती है, केवल बुलबुले या हीमोग्लोबिन से जुड़ी गैस की तरह नहीं। श्वेत कोशिकाएँ रक्षा और प्लेटलेट थक्का बनाने में मदद करते हैं। केशिकाओं की पतली दीवार ऊतकों से विनिमय देती है। रक्त पूरे खाद्य टुकड़ों की धारा नहीं; कम-ऑक्सीजन वाले रक्त में भी कुछ ऑक्सीजन है। चित्र में नीली शिरा का अर्थ सचमुच नीला रक्त नहीं।
स्रोत: एनसीईआरटी: जैव प्रक्रम ↗ · एनआईओएस: जैव प्रक्रम 1 ↗ · एनआईएच एनएचएलबीआई: श्वसन शरीर के लिए क्या करता है ↗ · ओपनस्टैक्स, राइस विश्वविद्यालय: गैसों का परिवहन ↗
5. दो जुड़े परिपथ रक्त चलाते हैं
पूरा मार्ग देखें: शरीर की शिराएँ → दायाँ आलिंद → दायाँ निलय → फुफ्फुसीय धमनी → फेफड़े → फुफ्फुसीय शिराएँ → बायाँ आलिंद → बायाँ निलय → महाधमनी → शरीर के ऊतक। आलिंद रक्त लेते, निलय बाहर पंप करते हैं। कपाट उलटा प्रवाह रोकते हैं। दायाँ भाग फेफड़े और बायाँ शरीर का परिपथ चलाता है; यह दोहरा परिसंचरण है। अलगाव प्रभावी ऑक्सीजन वितरण और उचित दाब देता है। धमनी हृदय से दूर, शिरा हृदय की ओर ले जाती है, चाहे ऑक्सीजन कितनी हो। इसलिए फुफ्फुसीय धमनी में अपेक्षाकृत कम और शिराओं में अधिक ऑक्सीजन है। कोरोनरी वाहिकाएँ हृदय की मांसपेशी को भी ऑक्सीजन-पोषक देती हैं।
रक्त का पूरा चक्कर समझें
- शरीर → दायाँ हृदयऊतकों तक ऑक्सीजन पहुँचाने के बाद रक्त लौटता है।
- दायाँ हृदय → फेफड़ेफुफ्फुसीय धमनियाँ रक्त को गैस-विनिमय की ओर ले जाती हैं।
- फेफड़े → बायाँ हृदयफुफ्फुसीय शिराएँ ऑक्सीजन-समृद्ध रक्त वापस लाती हैं।
- बायाँ हृदय → शरीरमहाधमनी शरीर के परिसंचरण में रक्त भेजती है।
स्रोत: एनआईएच एनएचएलबीआई: हृदय में रक्त का प्रवाह ↗ · एनसीईआरटी: जैव प्रक्रम ↗
6. हल उदाहरण: वायु आयतन ऑक्सीजन ग्रहण नहीं
काल्पनिक गणित मॉडल लें, साँस का लक्ष्य नहीं: हर साँस 400 mL हवा चलाती है और प्रति मिनट 15 साँस हैं। कुल आवागमन 400 × 15 = 6000 mL प्रति मिनट, अर्थात 6 L प्रति मिनट, क्योंकि 1000 mL = 1 L। यह कुल हवा है, अवशोषित 6 L ऑक्सीजन नहीं। हवा में कई गैसें हैं; कुछ हवा संवाहक नलियों में रहती और बाहर निकली हवा में भी ऑक्सीजन होती है। ऑक्सीजन ग्रहण निकालने के लिए गैस संघटन और प्रभावी विनिमय की जानकारी चाहिए। समान वायु आवागमन पर ऑक्सीजन हस्तांतरण अलग हो सकता है; अकेली गणना स्वास्थ्य नहीं बताती।
7. हल उदाहरण: पंप के प्रवाह की गणना
काल्पनिक पंप मॉडल में हृदय दर 60 धड़कन प्रति मिनट और स्ट्रोक आयतन 50 mL प्रति धड़कन है। स्ट्रोक आयतन एक निलय से एक धड़कन में निकला रक्त है। प्रवाह 60 × 50 = 3000 mL प्रति मिनट = 3 L प्रति मिनट। गुणा में धड़कन इकाई कटती है। स्थिर बंद परिसंचरण में दोनों पक्षों का औसत प्रवाह समान होना चाहिए; दोनों जोड़ने से वही रक्त दो पंप चरणों में दो बार गिना जाएगा। तेज़ दर से ऑक्सीजन वितरण उसी अनुपात में बढ़ना जरूरी नहीं; स्ट्रोक आयतन, ऑक्सीजन मात्रा और ऊतक विनिमय भी महत्त्वपूर्ण हैं। संख्याएँ तर्क के लिए हैं, व्यक्तिगत अपेक्षित माप नहीं।
स्रोत: एनआईएच एनएचएलबीआई: हृदय में रक्त का प्रवाह ↗ · एनसीईआरटी: जैव प्रक्रम ↗
अभ्यास करें
अपनी समझ लागू करें
- पूरा परिसंचरण रास्ता बनाएँ और रक्त में ऑक्सीजन आने तथा ऊतकों को मिलने के स्थान दिखाएँ। रंग से पहले तीर की दिशा बनाएँ।
- काल्पनिक पंप मॉडल में 80 धड़कन प्रति मिनट को 40 mL प्रति धड़कन से गुणा करें। कौन-सी राशि मिली और ऑक्सीजन की कौन-सी जानकारी बाकी है, बताएँ।
- जाँचें: एक निलय का रक्त प्रवाह 3200 mL प्रति मिनट, अर्थात 3.2 L प्रति मिनट। ऑक्सीजन वितरण-उपयोग समझने के लिए रक्त की ऑक्सीजन मात्रा और ऊतकों का वास्तविक ग्रहण भी चाहिए।
अपनी समझ जाँचें
साँस लेना कोशिकीय श्वसन से अलग क्यों है?
साँस श्वसन तंत्र में हवा चलाती है। कोशिकीय श्वसन कोशिका के अंदर रासायनिक ऊर्जा हस्तांतरण है। मनुष्य में एक दूसरे का सहायक है, पर पैमाने अलग हैं।
ऑक्सीजन फेफड़ों में रक्त में और ऊतकों में बाहर क्यों जाती है?
स्थानीय आंशिक दाब प्रवणताएँ अलग हैं। वायु आवागमन वायुकोष की ऑक्सीजन नया करता है, जबकि ऊतक चयापचय ऑक्सीजन उपयोग कर रक्त से कोशिकाओं की ओर प्रवणता बनाए रखता है।
क्या सभी धमनियों में अधिक ऑक्सीजन है?
नहीं। धमनी हृदय से दूर जाने की दिशा बताती है। फुफ्फुसीय धमनी अपेक्षाकृत कम-ऑक्सीजन रक्त को विनिमय के लिए फेफड़ों तक ले जाती है।
हृदय को अपनी रक्त आपूर्ति क्यों चाहिए?
हृदय की पेशी कोशिकाएँ लगातार काम करती और ऑक्सीजन-पोषक चाहती हैं। कक्षों के भीतर का रक्त अकेले सारे मोटे पेशी ऊतक को पर्याप्त आपूर्ति नहीं देता।
केवल अधिक नाड़ी गिनती बेहतर ऑक्सीजन वितरण सिद्ध करती है?
नहीं। वितरण प्रति धड़कन रक्त, उसमें ऑक्सीजन और प्रभावी परिसंचरण पर भी निर्भर है। एक संख्या पूरी प्रक्रिया या स्वास्थ्य आकलन का विकल्प नहीं।
शर्करा बनाने पर भी पादप कोशिकाओं को श्वसन क्यों चाहिए?
ऊर्जायुक्त अणु बनाना और उसकी ऊर्जा तुरंत उपयोगी कोशिकीय रूप में बदलना अलग काम हैं। पौधे की वृद्धि, परिवहन और रखरखाव को ATP फिर भी चाहिए।