অধ্যায় ১৭ শ্বসন ও গ্যাসীয় বিনিময়

আপনি আগে পড়েছেন, জীবদেহে শক্তি উৎপাদনের জন্য বিভিন্ন ক্রিয়াকলাপ সম্পাদনে অক্সিজেন (O₂) ব্যবহার করে গ্লুকোজ, অ্যামিনো অ্যাসিড, ফ্যাটি অ্যাসিড ইত্যাদির মতো সরল অণুগুলিকে পরোক্ষভাবে ভেঙে ফেলা হয়। উপর্যুক্ত বিপাকীয় বিক্রিয়ায় ক্ষতিকারক কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO₂)ও নির্গত হয়। সুতরাং, এটা স্পষ্ট যে কোষগুলিতে অবিরাম O₂ সরবরাহ করতে হবে এবং কোষ দ্বারা উৎপাদিত CO₂ নির্গত করতে হবে। বায়ুমণ্ডল থেকে O₂ এবং কোষ দ্বারা উৎপাদিত CO₂ এর এই বিনিময় প্রক্রিয়াকে শ্বসন বলা হয়, যা সাধারণত শ্বাস-প্রশ্বাস নামে পরিচিত। আপনার বুকের উপর হাত রাখুন; আপনি বুকে ওঠানামা অনুভব করতে পারেন। আপনি জানেন যে এটি শ্বাস-প্রশ্বাসের কারণে ঘটে। আমরা কীভাবে শ্বাস নিই? শ্বাসযন্ত্রের অঙ্গ এবং শ্বসনের প্রক্রিয়া এই অধ্যায়ের নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতে বর্ণনা করা হয়েছে।

১৭.১ শ্বাসযন্ত্রের অঙ্গ [১৮৩]#

প্রাণীদের বিভিন্ন গোষ্ঠীর মধ্যে শ্বসনের প্রক্রিয়া প্রধানত তাদের বাসস্থান এবং সংগঠনের স্তরের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। স্পঞ্জ, সিলেন্টেরেট, ফ্লাটওয়ার্ম ইত্যাদির মতো নিম্নস্তরের অমেরুদণ্ডী প্রাণীরা তাদের সমস্ত দেহতল দিয়ে সরল ব্যাপনের মাধ্যমে O₂ এবং CO₂ বিনিময় করে। কেঁচো তাদের আর্দ্র কিউটিকল ব্যবহার করে এবং পোকামাকড়ের দেহের ভিতরে বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু পরিবহনের জন্য নলগুলির একটি নেটওয়ার্ক (ট্র্যাকিয়াল নল) রয়েছে। বিশেষ সংবহনযুক্ত কাঠামো যাকে ফুলকা (ব্রাঙ্কিয়াল শ্বসন) বলা হয়, বেশিরভাগ জলজ আর্থ্রোপড এবং মলাস্ক দ্বারা ব্যবহৃত হয়, যেখানে সংবহনযুক্ত থলি যাকে ফুসফুস (পালমোনারি শ্বসন) বলা হয়, স্থলচর প্রাণীরা গ্যাস বিনিময়ের জন্য ব্যবহার করে। মেরুদণ্ডী প্রাণীদের মধ্যে, মাছ ফুলকা ব্যবহার করে যেখানে উভচর, সরীসৃপ, পাখি এবং স্তন্যপায়ী প্রাণীরা ফুসফুসের মাধ্যমে শ্বাস নেয়। ব্যাঙের মতো উভচর প্রাণীরা তাদের আর্দ্র ত্বকের (কিউটেনিয়াস শ্বসন) মাধ্যমেও শ্বাস নিতে পারে।

১৭.১.১ মানব শ্বাসযন্ত্র [১৮৪-১৮৫]#

আমাদের একজোড়া বাহ্যিক নাসারন্ধ্র রয়েছে যা উপরের ঠোঁটের উপরে খোলে। এটি নাসাপথের মাধ্যমে নাসাগহ্বরে গিয়ে শেষ হয়। নাসাগহ্বর ফ্যারিংসে (গলবিল) খোলে, যার একটি অংশ খাদ্য ও বায়ুর সাধারণ পথ। ফ্যারিংস ল্যারিংস (স্বরযন্ত্র) অঞ্চলের মাধ্যমে ট্র্যাকিয়া (শ্বাসনালী)তে খোলে। ল্যারিংস একটি তরুণাস্থিময় বাক্স যা শব্দ উৎপাদনে সাহায্য করে এবং তাই একে সাউন্ড বক্স বলা হয়। গিলতে থাকার সময় গ্লটিসকে এপিগ্লটিস নামক একটি পাতলা স্থিতিস্থাপক তরুণাস্থিময় ফ্ল্যাপ দ্বারা ঢেকে খাদ্য ল্যারিংসে প্রবেশে বাধা দেওয়া যায়। ট্র্যাকিয়া একটি সোজা নল যা মধ্যথোরাসিক গহ্বর পর্যন্ত বিস্তৃত, যা ৫ম থোরাসিক কশেরুকা স্তরে ডান ও বাম প্রাথমিক ব্রংকাইতে বিভক্ত হয়। প্রতিটি ব্রংকাস পুনরাবৃত্ত বিভাজনের মাধ্যমে মাধ্যমিক ও তৃতীয় স্তরের ব্রংকাই এবং ব্রংকিওল গঠন করে, যা খুবই পাতলা টার্মিনাল ব্রংকিওলে শেষ হয়। ট্র্যাকিয়া, প্রাথমিক, মাধ্যমিক ও তৃতীয় স্তরের ব্রংকাই এবং প্রাথমিক ব্রংকিওলগুলি অসম্পূর্ণ তরুণাস্থিময় বলয় দ্বারা সমর্থিত। প্রতিটি টার্মিনাল ব্রংকিওল অনেকগুলি খুবই পাতলা, অনিয়মিত প্রাচীরযুক্ত এবং সংবহনযুক্ত থলির মতো কাঠামো তৈরি করে যাকে অ্যালভিওলাই বলে। ব্রংকাই, ব্রংকিওল এবং অ্যালভিওলাইগুলির শাখান্বিত নেটওয়ার্ক ফুসফুস গঠন করে (চিত্র ১৭.১)। আমাদের দুটি ফুসফুস রয়েছে যা দ্বিস্তরযুক্ত প্লুরা দ্বারা আবৃত, তাদের মধ্যে প্লুরাল তরল থাকে। এটি ফুসফুসের পৃষ্ঠে ঘর্ষণ হ্রাস করে। বাইরের প্লুরাল ঝিল্লি থোরাসিক আস্তরণের সাথে ঘনিষ্ঠ সংস্পর্শে থাকে যেখানে ভিতরের প্লুরাল ঝিল্লি ফুসফুসের পৃষ্ঠের সংস্পর্শে থাকে।

চিত্র ১৭.১ মানব শ্বাসযন্ত্রের চিত্রিত দৃশ্য (বাম ফুসফুসের প্রস্থচ্ছেদও দেখানো হয়েছে)

বাহ্যিক নাসারন্ধ্র থেকে শুরু করে টার্মিনাল ব্রংকিওল পর্যন্ত অংশটি পরিবহন অংশ গঠন করে যেখানে অ্যালভিওলাই এবং তাদের নালীগুলি শ্বাসযন্ত্রের শ্বসন বা বিনিময় অংশ গঠন করে। পরিবহন অংশ বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুকে অ্যালভিওলাইতে পরিবহন করে, বিদেশী কণা থেকে পরিষ্কার করে, আর্দ্র করে এবং বায়ুকে দেহের তাপমাত্রায় নিয়ে আসে। বিনিময় অংশ হল রক্ত ও বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুর মধ্যে O₂ এবং CO₂ এর প্রকৃত ব্যাপনের স্থান।

ফুসফুসগুলি থোরাসিক গহ্বরে অবস্থিত যা শারীরবৃত্তীয়ভাবে একটি বায়ুরোধী কক্ষ। থোরাসিক গহ্বরটি পৃষ্ঠীয়ভাবে মেরুদণ্ড, অঙ্কীয়ভাবে স্টার্নাম, পার্শ্বীয়ভাবে পাঁজর এবং নীচের দিকে গম্বুজাকার ডায়াফ্রাম দ্বারা গঠিত। বক্ষস্থলে ফুসফুসের শারীরস্থানিক বিন্যাস এমন যে থোরাসিক গহ্বরের আয়তনের কোনো পরিবর্তন ফুসফুস (পালমোনারি) গহ্বরে প্রতিফলিত হবে। শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য এই ধরনের ব্যবস্থা অপরিহার্য, কারণ আমরা সরাসরি ফুসফুসের আয়তন পরিবর্তন করতে পারি না।

শ্বসনে নিম্নলিখিত ধাপগুলি জড়িত:

(i) শ্বাস-প্রশ্বাস বা পালমোনারি বায়ুচলন যার মাধ্যমে বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু টানা হয় এবং CO₂ সমৃদ্ধ অ্যালভিওলার বায়ু নির্গত হয়।

(ii) অ্যালভিওলার ঝিল্লি জুড়ে গ্যাসের (O₂ এবং CO₂) ব্যাপন।

(iii) রক্ত দ্বারা গ্যাসের পরিবহন।

(iv) রক্ত ও টিস্যুর মধ্যে O₂ এবং CO₂ এর ব্যাপন।

(v) কোষ দ্বারা বিপাকীয় বিক্রিয়ার জন্য O₂ এর ব্যবহার এবং ফলে CO₂ এর নির্গমন (কোষীয় শ্বসন যেমন অধ্যায় ১৪-এ আলোচনা করা হয়েছে)।

১৭.২ শ্বসনের প্রক্রিয়া [১৮৫-১৮৬]#

শ্বসনে দুটি পর্যায় জড়িত: শ্বাসগ্রহণ যার সময় বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু টানা হয় এবং শ্বাসত্যাগ যার দ্বারা অ্যালভিওলার বায়ু নির্গত হয়। ফুসফুসের ভিতরে এবং বাইরে বায়ুর চলাচল ফুসফুস এবং বায়ুমণ্ডলের মধ্যে একটি চাপ প্রণালী তৈরি করে সম্পাদিত হয়। শ্বাসগ্রহণ ঘটতে পারে যদি ফুসফুসের ভিতরের চাপ (ইন্ট্রা-পালমোনারি চাপ) বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কম হয়, অর্থাৎ, বায়ুমণ্ডলীয় চাপের সাপেক্ষে ফুসফুসে একটি ঋণাত্মক চাপ থাকে। একইভাবে, শ্বাসত্যাগ ঘটে যখন ইন্ট্রা-পালমোনারি চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে বেশি হয়। ডায়াফ্রাম এবং পাঁজরের মধ্যে বাহ্যিক ও অভ্যন্তরীণ ইন্টারকস্টাল পেশীগুলির একটি বিশেষ সেট এই ধরনের প্রণালী তৈরি করতে সাহায্য করে। শ্বাসগ্রহণ ডায়াফ্রামের সংকোচনের মাধ্যমে শুরু হয় যা থোরাসিক গহ্বরের আয়তন অগ্র-পশ্চাৎ অক্ষে বৃদ্ধি করে। বাহ্যিক ইন্টারকস্টাল পেশীর সংকোচন পাঁজর এবং স্টার্নামকে উপরে তোলে যার ফলে থোরাসিক গহ্বরের আয়তন পৃষ্ঠ-অঙ্কীয় অক্ষে বৃদ্ধি পায়। থোরাসিক আয়তনের সামগ্রিক বৃদ্ধি ফুসফুসের আয়তনে একই রকম বৃদ্ধি ঘটায়। ফুসফুসের আয়তন বৃদ্ধি ইন্ট্রা-পালমোনারি চাপকে বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কম করে দেয় যা বাইরের বায়ুকে ফুসফুসে প্রবেশ করতে বাধ্য করে, অর্থাৎ শ্বাসগ্রহণ (চিত্র ১৭.২ক)। ডায়াফ্রাম এবং ইন্টারকস্টাল পেশীগুলির শিথিলতা ডায়াফ্রাম এবং স্টার্নামকে তাদের স্বাভাবিক অবস্থানে ফিরিয়ে আনে এবং থোরাসিক আয়তন এবং সেইজন্য ফুসফুসের আয়তন হ্রাস করে। এটি ইন্ট্রা-পালমোনারি চাপকে বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে সামান্য বেশি করে তোলে যার ফলে ফুসফুস থেকে বায়ুর বহিষ্কার ঘটে, অর্থাৎ শ্বাসত্যাগ (চিত্র ১৭.২খ)। আমাদের পেটের অতিরিক্ত পেশীর সাহায্যে শ্বাসগ্রহণ ও শ্বাসত্যাগের শক্তি বাড়ানোর ক্ষমতা রয়েছে। গড়ে, একজন সুস্থ মানুষ প্রতি মিনিটে ১২-১৬ বার শ্বাস নেয়। শ্বাস-প্রশ্বাসের চলাচলে জড়িত বায়ুর আয়তন স্পাইরোমিটার ব্যবহার করে অনুমান করা যেতে পারে যা ফুসফুসের কার্যকারিতার ক্লিনিকাল মূল্যায়নে সাহায্য করে।

চিত্র ১৭.২ শ্বসনের প্রক্রিয়া দেখাচ্ছে: (ক) শ্বাসগ্রহণ (খ) শ্বাসত্যাগ

১৭.২.১ শ্বাসযন্ত্রের আয়তন ও ধারণক্ষমতা [১৮৬-১৮৭]#

জোয়ার আয়তন (টিভি): একটি স্বাভাবিক শ্বাস-প্রশ্বাসের সময় অনুপ্রাণিত বা নিঃসৃত বায়ুর আয়তন। এটি প্রায় ৫০০ মিলি., অর্থাৎ একজন সুস্থ মানুষ প্রতি মিনিটে প্রায় ৬০০০ থেকে ৮০০০ মিলি বায়ু অনুপ্রাণিত বা নিঃসৃত করতে পারে।

অনুপ্রাণিত রিজার্ভ আয়তন (আইআরভি): একজন ব্যক্তি জোরপূর্বক শ্বাসগ্রহণের মাধ্যমে অতিরিক্ত যে পরিমাণ বায়ু অনুপ্রাণিত করতে পারে। এর গড় ২৫০০ মিলি থেকে ৩০০০ মিলি।

নিঃসরণ রিজার্ভ আয়তন (ইআরভি): একজন ব্যক্তি জোরপূর্বক শ্বাসত্যাগের মাধ্যমে অতিরিক্ত যে পরিমাণ বায়ু নিঃসৃত করতে পারে। এর গড় ১০০০ মিলি থেকে ১১০০ মিলি।

অবশিষ্ট আয়তন (আরভি): জোরপূর্বক শ্বাসত্যাগের পরেও ফুসফুসে অবশিষ্ট থাকা বায়ুর আয়তন। এর গড় ১১০০ মিলি থেকে ১২০০ মিলি। উপরে বর্ণিত কয়েকটি শ্বাসযন্ত্রের আয়তন যোগ করে, একজন বিভিন্ন ফুসফুসীয় ধারণক্ষমতা বের করতে পারে, যা ক্লিনিকাল রোগনির্ণয়ে ব্যবহার করা যেতে পারে।

অনুপ্রাণিত ধারণক্ষমতা (আইসি): স্বাভাবিক শ্বাসত্যাগের পরে একজন ব্যক্তি যে মোট বায়ু অনুপ্রাণিত করতে পারে। এতে জোয়ার আয়তন এবং অনুপ্রাণিত রিজার্ভ আয়তন (টিভি+আইআরভি) অন্তর্ভুক্ত।

নিঃসরণ ধারণক্ষমতা (ইসি): স্বাভাবিক শ্বাসগ্রহণের পরে একজন ব্যক্তি যে মোট বায়ু নিঃসৃত করতে পারে। এতে জোয়ার আয়তন এবং নিঃসরণ রিজার্ভ আয়তন (টিভি+ইআরভি) অন্তর্ভুক্ত।

কার্যকরী অবশিষ্ট ধারণক্ষমতা (এফআরসি): স্বাভাবিক শ্বাসত্যাগের পরে ফুসফুসে যে পরিমাণ বায়ু অবশিষ্ট থাকবে। এতে ইআরভি+আরভি অন্তর্ভুক্ত।

জৈবিক ধারণক্ষমতা (ভিসি): জোরপূর্বক শ্বাসত্যাগের পরে একজন ব্যক্তি যে সর্বোচ্চ পরিমাণ বায়ু শ্বাস নিতে পারে। এতে ইআরভি, টিভি এবং আইআরভি অন্তর্ভুক্ত বা জোরপূর্বক শ্বাসগ্রহণের পরে একজন ব্যক্তি যে সর্বোচ্চ পরিমাণ বায়ু শ্বাস ছাড়তে পারে।

মোট ফুসফুস ধারণক্ষমতা (টিএলসি): জোরপূর্বক শ্বাসগ্রহণের শেষে ফুসফুসে ধারণকৃত মোট বায়ুর আয়তন। এতে আরভি, ইআরভি, টিভি এবং আইআরভি বা জৈবিক ধারণক্ষমতা + অবশিষ্ট আয়তন অন্তর্ভুক্ত।

১৭.৩ গ্যাসের বিনিময় [১৮৭-১৮৯]#

অ্যালভিওলাই হল গ্যাস বিনিময়ের প্রাথমিক স্থান। রক্ত ও টিস্যুর মধ্যেও গ্যাসের বিনিময় ঘটে। O₂ এবং CO₂ এই স্থানগুলিতে সরল ব্যাপনের মাধ্যমে প্রধানত চাপ/ঘনত্ব প্রণালীর ভিত্তিতে বিনিময় হয়। গ্যাসগুলির দ্রবণীয়তা এবং ব্যাপনে জড়িত ঝিল্লির পুরুত্বও কিছু গুরুত্বপূর্ণ কারণ যা ব্যাপনের হারকে প্রভাবিত করতে পারে। গ্যাসের মিশ্রণে একটি পৃথক গ্যাস দ্বারা অবদানকৃত চাপকে আংশিক চাপ বলা হয় এবং অক্সিজেনের জন্য pO₂ এবং কার্বন ডাই-অক্সাইডের জন্য pCO₂ হিসাবে উপস্থাপিত হয়। বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু এবং ব্যাপনের দুটি স্থানে এই দুটি গ্যাসের আংশিক চাপ সারণী ১৭.১ এবং চিত্র ১৭.৩-এ দেওয়া হয়েছে। সারণীতে প্রদত্ত তথ্যগুলি স্পষ্টভাবে অ্যালভিওলাই থেকে রক্তে এবং রক্ত থেকে টিস্যুতে অক্সিজেনের জন্য একটি ঘনত্ব প্রণালী নির্দেশ করে।

সারণী ১৪.১ ব্যাপনে জড়িত বিভিন্ন অংশে অক্সিজেন ও কার্বন ডাই-অক্সাইডের আংশিক চাপ (মিমি Hg-এ) বায়ুমণ্ডলের তুলনায়

শ্বসন গ্যাস	বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু	অ্যালভিওলাই	রক্ত (ডিঅক্সিজেনেটেড)	রক্ত (অক্সিজেনেটেড)	টিস্যু
$\mathrm{O}_2$	১৫৯	১০৪	৪০	৯৫	৪০
$\mathrm{CO}_2$	০.৩	৪০	৪৫	৪০	৪৫

চিত্র ১৭.৩ অ্যালভিওলাস এবং দেহের টিস্যুতে রক্তের সাথে গ্যাস বিনিময় এবং অক্সিজেন ও কার্বন ডাই-অক্সাইডের পরিবহনের চিত্রিত উপস্থাপনা

একইভাবে, বিপরীত দিকে CO₂ এর জন্য একটি প্রণালী উপস্থিত, অর্থাৎ টিস্যু থেকে রক্তে এবং রক্ত থেকে অ্যালভিওলাইতে। যেহেতু CO₂ এর দ্রবণীয়তা O₂ এর চেয়ে ২০-২৫ গুণ বেশি, তাই আংশিক চাপের প্রতি একক পার্থক্যে ব্যাপন ঝিল্লির মাধ্যমে যে পরিমাণ CO₂ ব্যাপিত হতে পারে তা O₂ এর তুলনায় অনেক বেশি। ব্যাপন ঝিল্লি তিনটি প্রধান স্তর নিয়ে গঠিত (চিত্র ১৭.৪) যথা, অ্যালভিওলাইয়ের পাতলা স্কোয়ামাস এপিথেলিয়াম, অ্যালভিওলার ক্যাপিলারির এন্ডোথেলিয়াম এবং তাদের মধ্যবর্তী বেসমেন্ট পদার্থ (একটি পাতলা বেসমেন্ট ঝিল্লি যা স্কোয়ামাস এপিথেলিয়ামকে সমর্থন করে এবং ক্যাপিলারির একক স্তর এন্ডোথেলিয়াল কোষগুলিকে ঘিরে থাকা বেসমেন্ট ঝিল্লি নিয়ে গঠিত)। তবে, এর মোট পুরুত্ব এক মিলিমিটারের চেয়ে অনেক কম। অতএব, আমাদের দেহের সমস্ত কারণ অ্যালভিওলাই থেকে টিস্যুতে O₂ এবং টিস্যু থেকে অ্যালভিওলাইতে CO₂ এর ব্যাপনের জন্য অনুকূল।

চিত্র ১৭.৪ একটি পালমোনারি ক্যাপিলারি সহ একটি অ্যালভিওলাসের প্রস্থচ্ছেদের চিত্র।

১৭.৪ গ্যাসের পরিবহন [১৮৯]#

রক্ত হল O₂ এবং CO₂ পরিবহনের মাধ্যম। প্রায় ৯৭ শতাংশ O₂ রক্তে RBCs (লোহিত রক্তকণিকা) দ্বারা পরিবাহিত হয়। অবশিষ্ট ৩ শতাংশ O₂ প্লাজমার মাধ্যমে দ্রবীভূত অবস্থায় বাহিত হয়। প্রায় ২০-২৫ শতাংশ CO₂ RBCs দ্বারা পরিবাহিত হয় যেখানে এর ৭০ শতাংশ বাইকার্বনেট হিসাবে বাহিত হয়। প্রায় ৭ শতাংশ CO₂ প্লাজমার মাধ্যমে দ্রবীভূত অবস্থায় বাহিত হয়।

১৭.৪.১ অক্সিজেনের পরিবহন [১৮৯]#

হিমোগ্লোবিন হল একটি লাল রঙের লৌহযুক্ত রঞ্জক যা RBCs-এ উপস্থিত থাকে। O₂ হিমোগ্লোবিনের সাথে বিপরীতমুখীভাবে আবদ্ধ হয়ে অক্সিহিমোগ্লোবিন গঠন করতে পারে। প্রতিটি হিমোগ্লোবিন অণু সর্বোচ্চ চারটি O₂ অণু বহন করতে পারে। হিমোগ্লোবিনের সাথে অক্সিজেনের বন্ধন প্রাথমিকভাবে O₂ এর আংশিক চাপের সাথে সম্পর্কিত। CO₂ এর আংশিক চাপ, হাইড্রোজেন আয়ন ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা হল অন্যান্য কারণ যা এই বন্ধনে হস্তক্ষেপ করতে পারে। একটি সিগময়েড বক্ররেখা পাওয়া যায় যখন হিমোগ্লোবিনের O₂ দিয়ে শতকরা সম্পৃক্ততা pO₂ এর বিপরীতে অঙ্কন করা হয়। এই বক্ররেখাকে অক্সিজেন বিচ্ছেদ বক্ররেখা বলা হয় (চিত্র ১৭.৫) এবং pCO₂, H⁺ ঘনত্ব ইত্যাদির মতো কারণগুলির হিমোগ্লোবিনের সাথে O₂ এর বন্ধনের উপর প্রভাব অধ্যয়নে অত্যন্ত উপযোগী। অ্যালভিওলাইতে, যেখানে উচ্চ pO₂, নিম্ন pCO₂, কম H⁺ ঘনত্ব এবং নিম্ন তাপমাত্রা থাকে, সেখানে সমস্ত কারণ অক্সিহিমোগ্লোবিন গঠনের জন্য অনুকূল, যেখানে টিস্যুতে, যেখানে নিম্ন pO₂, উচ্চ pCO₂, উচ্চ H⁺ ঘনত্ব এবং উচ্চ তাপমাত্রা বিদ্যমান, সেখানে অবস্থা অক্সিহিমোগ্লোবিন থেকে অক্সিজেনের বিচ্ছেদের জন্য অনুকূল। এটি স্পষ্টভাবে নির্দেশ করে যে O₂ ফুসফুসের পৃষ্ঠে হিমোগ্লোবিনের সাথে আবদ্ধ হয় এবং টিস্যুতে বিচ্ছিন্ন হয়। প্রতি ১০০ মিলি আংশিক চাপ অক্সিজেন (মিমি Hg) অক্সিজেনেটেড রক্ত স্বাভাবিক শারীরবৃত্তীয় অবস্থার অধীনে টিস্যুতে প্রায় ৫ মিলি O₂ সরবরাহ করতে পারে।

চিত্র ১৭.৫ অক্সিজেন বিচ্ছেদ বক্ররেখা

১৭.৪.২ কার্বন ডাই-অক্সাইডের পরিবহন [১৮৯-১৯০]#

CO₂ হিমোগ্লোবিন দ্বারা কার্বামিনো-হিমোগ্লোবিন হিসাবে বাহিত হয় (প্রায় ২০-২৫ শতাংশ)। এই বন্ধন CO₂ এর আংশিক চাপের সাথে সম্পর্কিত। pO₂ একটি প্রধান কারণ যা এই বন্ধনকে প্রভাবিত করতে পারে। যখন pCO₂ বেশি এবং pO₂ কম যেমন টিস্যুতে, কার্বন ডাই-অক্সাইডের আরও বন্ধন ঘটে, যেখানে যখন pCO₂ কম এবং pO₂ বেশি যেমন অ্যালভিওলাইতে, কার্বামিনো-হিমোগ্লোবিন থেকে CO₂ এর বিচ্ছেদ ঘটে, অর্থাৎ, টিস্যু থেকে হিমোগ্লোবিনের সাথে আবদ্ধ CO₂ অ্যালভিওলাইতে মুক্তি পায়। RBCs এ কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজ এনজাইমের একটি খুব উচ্চ ঘনত্ব থাকে এবং প্লাজমাতেও এর অল্প পরিমাণ উপস্থিত থাকে। এই এনজাইম উভয় দিকে নিম্নলিখিত বিক্রিয়া সহজতর করে।

$\mathrm{CO}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \stackrel{\text{Carbonic Anhydrase}}{\underset{\longleftarrow}{\longrightarrow}}\mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3 \stackrel{\text{Carbonic Anhydrase}}{\underset{\longleftarrow}{\longrightarrow}} \mathrm{HCO}_3^{-} + \mathrm{H}^+$

টিস্যু স্থানে যেখানে বিপাকের কারণে CO₂ এর আংশিক চাপ বেশি, সেখানে CO₂ রক্তে (RBCs এবং প্লাজমা) ব্যাপিত হয় এবং HCO₃⁻ এবং H⁺ গঠন করে। অ্যালভিওলার স্থানে যেখানে pCO₂ কম, সেখানে বিক্রিয়া বিপরীত দিকে এগিয়ে যায় যার ফলে CO₂ এবং H₂O গঠন হয়। এইভাবে, টিস্যু স্তরে বাইকার্বনেট হিসাবে আটকা পড়া CO₂ এবং অ্যালভিওলাইতে পরিবাহিত হয়ে CO₂ হিসাবে মুক্তি পায় (চিত্র ১৭.৪)। প্রতি ১০০ মিলি ডিঅক্সিজেনেটেড রক্ত অ্যালভিওলাইতে প্রায় ৪ মিলি CO₂ সরবরাহ করে।

১৭.৫ শ্বসনের নিয়ন্ত্রণ [১৯০]#

মানুষের দেহের টিস্যুর চাহিদা অনুযায়ী শ্বসন ছন্দ বজায় রাখা এবং নিয়ন্ত্রণ করার একটি উল্লেখযোগ্য ক্ষমতা রয়েছে। এটি স্নায়ুতন্ত্র দ্বারা সম্পাদিত হয়। মস্তিষ্কের মেডুলা অঞ্চলে উপস্থিত একটি বিশেষায়িত কেন্দ্র যাকে শ্বসন ছন্দ কেন্দ্র বলা হয়, এটি প্রাথমিকভাবে এই নিয়ন্ত্রণের জন্য দায়ী। মস্তিষ্কের পনস অঞ্চলে উপস্থিত অন্য একটি কেন্দ্র যাকে নিউমোট্যাক্সিক কেন্দ্র বলা হয়, এটি শ্বসন ছন্দ কেন্দ্রের কার্যাবলী নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। এই কেন্দ্র থেকে স্নায়বিক সংকেত শ্বাসগ্রহণের সময়কাল হ্রাস করতে পারে এবং সেইজন্য শ্বসনের হার পরিবর্তন করতে পারে। একটি রাসায়নিক সংবেদনশীল অঞ্চল ছন্দ কেন্দ্রের সংলগ্ন অবস্থিত যা CO₂ এবং হাইড্রোজেন আয়নগুলির প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। এই পদার্থগুলির বৃদ্ধি এই কেন্দ্রটিকে সক্রিয় করতে পারে, যা ঘুরে ছন্দ কেন্দ্রকে সংকেত দিতে পারে যাতে শ্বসন প্রক্রিয়ায় প্রয়োজনীয় সমন্বয় করা যায় যার মাধ্যমে এই পদার্থগুলি দূর করা যায়। অ্যাওর্টিক আর্চ এবং ক্যারোটিড ধমনীর সাথে যুক্ত গ্রাহকগুলিও CO₂ এবং H⁺ ঘনত্বের পরিবর্তন চিনতে পারে এবং প্রতিকারমূলক ব্যবস্থার জন্য ছন্দ কেন্দ্রে প্রয়োজনীয় সংকেত পাঠাতে পারে। শ্বসন ছন্দ নিয়ন্ত্রণে অক্সিজেনের ভূমিকা বেশ নগণ্য।

১৭.৬ শ্বাসযন্ত্রের ব্যাধি [১৯০-১৯১]#

হাঁপানি হল ব্রংকাই এবং ব্রংকিওলগুলির প্রদাহের কারণে শ্বাসকষ্ট সৃষ্টি করে।

এমফাইসেমা একটি দীর্ঘস্থায়ী ব্যাধি যাতে অ্যালভিওলার প্রাচীর ক্ষতিগ্রস্ত হয় যার কারণে শ্বসন পৃষ্ঠ হ্রাস পায়। এর একটি প্রধান কারণ হল সিগারেট ধূমপান।

পেশাগত শ্বাসযন্ত্রের ব্যাধি: কিছু শিল্পে, বিশেষ করে যেগুলি পিষ거나 পাথর ভাঙার সাথে জড়িত, এত ধুলো উৎপন্ন হয় যে দেহের প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা পরিস্থিতির সম্পূর্ণ মোকাবেলা করতে পারে না। দীর্ঘ সময় ধরে এক্সপোজার প্রদাহ সৃষ্টি করতে পারে যার ফলে ফাইব্রোসিস (তন্তুময় টিস্যুর বিস্তার) হয় এবং এইভাবে গুরুতর ফুসফুসের ক্ষতি করে। এই ধরনের শিল্পে কর্মীদের প্রতিরক্ষামূলক মাস্ক পরা উচিত।

সারসংক্ষেপ#

কোষ বিপাকের জন্য অক্সিজেন ব্যবহার করে এবং ক্ষতিকারক কার্বন ডাই-অক্সাইডের মতো পদার্থের সাথে শক্তি উৎপাদন করে। প্রাণীরা কোষে অক্সিজেন পরিবহন এবং সেখান থেকে কার্বন ডাই-অক্সাইড অপসারণের জন্য বিভিন্ন প্রক্রিয়া বিকশিত করেছে। এই কাজটি সম্পাদনের জন্য আমাদের দুটি ফুসফুস এবং সংশ্লিষ্ট বায়ুপথ নিয়ে গঠিত একটি সুবিকশিত শ্বাসযন্ত্র রয়েছে।

শ্বসনের প্রথম ধাপ হল শ্বাস-প্রশ্বাস যার দ্বারা বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু গ্রহণ করা হয় (শ্বাসগ্রহণ) এবং অ্যালভিওলার বায়ু নির্গত হয় (শ্বাসত্যাগ)। ডিঅক্সিজেনেটেড রক্ত এবং অ্যালভিওলাইয়ের মধ্যে O₂ এবং CO₂ এর বিনিময়, রক্ত দ্বারা সারা শরীরে এই গ্যাসগুলির পরিবহন, অক্সিজেনেটেড রক্ত এবং টিস্যুর মধ্যে O₂ এবং CO₂ এর বিনিময় এবং কোষ দ্বারা O₂ এর ব্যবহার (কোষীয় শ্বসন) হল অন্যান্য ধাপগুলি যা জড়িত। শ্বাসগ্রহণ এবং শ্বাসত্যাগ বিশেষায়িত পেশী - ইন্টারকস্টাল এবং ডায়াফ্রামের সাহায্যে বায়ুমণ্ডল এবং অ্যালভিওলাইয়ের মধ্যে চাপ প্রণালী তৈরি করে সম্পাদিত হয়। এই ক্রিয়াকলাপগুলিতে জড়িত বায়ুর আয়তন স্পাইরোমিটারের সাহায্যে অনুমান করা যেতে পারে এবং ক্লিনিকাল তাৎপর্যপূর্ণ।

অ্যালভিওলাই এবং টিস্যুতে O₂ এবং CO₂ এর বিনিময় ব্যাপনের মাধ্যমে ঘটে। ব্যাপনের হার O₂ (pO₂) এবং CO₂ (pCO₂) এর আংশিক চাপ প্রণালী, তাদের দ্রবণীয়তা এবং ব্যাপন পৃষ্ঠের পুরুত্বের উপর নির্ভরশীল। আমাদের দেহের এই কারণগুলি অ্যালভিওলাই থেকে ডিঅক্সিজেনেটেড রক্তে এবং অক্সিজেনেটেড রক্ত থেকে টিস্যুতে O₂ এর ব্যাপনের সহায়ক। কারণগুলি বিপরীত দিকে CO₂ এর ব্যাপনের জন্য অনুকূল, অর্থাৎ টিস্যু থেকে অ্যালভিওলাইতে।

অক্সিজেন প্রধানত অক্সিহিমোগ্লোবিন হিসাবে পরিবাহিত হয়। অ্যালভিওলাইতে যেখানে pO₂ বেশি, সেখানে O₂ হিমোগ্লোবিনের সাথে আবদ্ধ হয় যা সহজেই টিস্যুতে বিচ্ছিন্ন হয় যেখানে pO₂ কম এবং pCO₂ এবং H⁺ ঘনত্ব বেশি। কার্বন ডাই-অক্সাইডের প্রায় ৭০ শতাংশ কার্বনিক অ্যানহাইড্রেজ এনজাইমের সাহায্যে বাইকার্বনেট (HCO₃⁻) হিসাবে পরিবাহিত হয়। কার্বন ডাই-অক্সাইডের ২০-২৫ শতাংশ হিমোগ্লোবিন দ্বারা কার্বামিনো-হিমোগ্লোবিন হিসাবে বাহিত হয়। টিস্যুতে যেখানে pCO₂ বেশি, সেখানে এটি রক্তের সাথে আবদ্ধ হয় যেখানে অ্যালভিওলাইতে যেখানে pCO₂ কম এবং pO₂ বেশি, সেখানে এটি রক্ত থেকে অপসারিত হয়।

শ্বসন ছন্দ মস্তিষ্কের মেডুলা অঞ্চলের শ্বসন কেন্দ্র দ্বারা বজায় রাখা হয়। মস্তিষ্কের পনস অঞ্চলে একটি নিউমোট্যাক্সিক কেন্দ্র এবং মেডুলায় একটি রাসায়নিক সংবেদনশীল অঞ্চল শ্বসন প্রক্রিয়া পরিবর্তন করতে পারে।