गैस एक्सचेंज - सत्र 1

हम सांस लेते हैं और हवा छोड़ते हैं। साँस द्वारा ली गई हवा से प्राप्त ऑक्सीजन का उपयोग हमारा शरीर करता है। जबकि कार्बन डाइऑक्साइड को हमारा शरीर बाहर निकाल देता है। सरल शब्दों में कहें तो गैसों का आदान-प्रदान हमारे शरीर और पर्यावरण के बीच होता है। गैसों का यह आदान-प्रदान कैसे होता है?।

एककोशिकीय जीवों में गैसों का आदान-प्रदान प्लाज़्मा झिल्ली के माध्यम से होता है। लेकिन मनुष्य में गैसों का आदान-प्रदान श्वसन तंत्र के माध्यम से होता है। मानव श्वसन तंत्र में कई अंग और संरचनाएं होती हैं जो सांस लेने और गैस विनिमय को सुगम बनाने के लिए मिलकर काम करती हैं। आइये श्वसन तंत्र के प्रत्येक घटक का अन्वेषण करें।

श्वसन तंत्र नाक और नासिका गुहा से शुरू होता है। नाक श्वसन प्रणाली में हवा के प्रवेश के लिए मुख्य प्रवेश बिंदु के रूप में कार्य करती है। नाक गुहा श्लेष्म झिल्ली से पंक्तिबद्ध होती है। श्लेष्म झिल्ली में श्लेष्म स्रावित करने वाली कोशिकाएं और असंख्य छोटे बाल जैसी संरचनाएं होती हैं जिन्हें सिलिया कहा जाता है।

जब हवा नाक गुहा में प्रवेश करती है, तो वह इन श्लेष्म झिल्ली से होकर गुजरती है। बलगम हवा में मौजूद धूल, परागकण, बैक्टीरिया और अन्य विदेशी कणों को फंसा लेता है। इसके बाद सिलिया समन्वित तरंगों में गति करती हैं। वे फंसे हुए कणों को गले की ओर ले जाते हैं, जहां वे या तो निगल लिए जाते हैं या खांसने या छींकने के माध्यम से बाहर निकल जाते हैं। यह निस्पंदन प्रक्रिया श्वसन पथ के नाजुक ऊतकों को सांस के माध्यम से अंदर जाने वाले कणों से होने वाले संभावित नुकसान से बचाने में मदद करती है।

शुष्क हवा श्वसन तंत्र को परेशान कर सकती है और असुविधा पैदा कर सकती है। श्लेष्म झिल्ली में मौजूद बलगम अंदर आने वाली हवा को नम करने में मदद करता है। श्लेष्म झिल्ली के भीतर रक्त वाहिकाओं का व्यापक नेटवर्क शरीर से आने वाली हवा में गर्मी स्थानांतरित करने में मदद करता है। इससे हवा शरीर के तापमान के करीब गर्म हो जाती है। वार्मिंग प्रक्रिया महत्वपूर्ण है क्योंकि ठंडी हवा श्वसन पथ के संवेदनशील ऊतकों को नुकसान पहुंचा सकती है।

नासिका गुहा से वायु ग्रसनी में नीचे की ओर जाती है। ग्रसनी वायु और भोजन दोनों के लिए एक सामान्य मार्ग है। स्वरयंत्र ग्रसनी के नीचे स्थित होता है और इसमें स्वर रज्जु स्थित होते हैं। यह भाषण के लिए ध्वनि उत्पन्न करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह निगलते समय भोजन और तरल पदार्थों को वायुमार्ग में प्रवेश करने से रोकता है।

स्वरयंत्र से गुजरने के बाद, वायु श्वासनली में प्रवेश करती है। श्वासनली एक कठोर नली है जो उपास्थि के छल्लों से बनी होती है। यह स्वरयंत्र से लेकर वक्ष-गुहा तक फैला हुआ है। श्वासनली फेफड़ों में हवा के प्रवेश और निकास के लिए एक नली के रूप में कार्य करती है। श्वासनली को श्वास नली भी कहा जाता है।

श्वासनली दो मुख्य श्वसनी में विभाजित हो जाती है। प्रत्येक फेफड़े की अपनी श्वसनी होती है। दाएं फेफड़े में दायां मुख्य ब्रोन्कस होता है, तथा बाएं फेफड़े में बायां मुख्य ब्रोन्कस होता है। ब्रोंची में उपास्थि के छल्ले भी होते हैं। श्वसनी का प्राथमिक कार्य फेफड़ों से हवा को अंदर और बाहर ले जाना है।

श्वसनी मुख्य मार्ग के रूप में कार्य करती है, जिसके माध्यम से वायु प्रवाहित होती है तथा इसे फेफड़ों के भीतर छोटे वायुमार्गों तक वितरित करती है। फेफड़े श्वसन तंत्र के प्राथमिक अंग हैं जो वायुमंडल और रक्तप्रवाह के बीच गैसों के आदान-प्रदान के लिए जिम्मेदार हैं। वे हृदय के दोनों ओर वक्षीय गुहा के भीतर स्थित होते हैं। वे पसलियों के पिंजरे द्वारा संरक्षित हैं।

जैसे ही मुख्य श्वसनी फेफड़ों में प्रवेश करती हैं, वे छोटी श्वसनी और ब्रोन्कियोल्स में विभाजित हो जाती हैं। वे एक शाखायुक्त संरचना बनाते हैं जिसे ब्रोन्कियल वृक्ष के नाम से जाना जाता है। श्वसनिकाओं में बड़ी श्वसनिकाओं में पाए जाने वाले उपास्थि वलय का अभाव होता है। इससे वे वायु प्रवाह में परिवर्तन के प्रति अधिक लचीले और संवेदनशील हो जाते हैं।

उपास्थि के स्थान पर, ब्रोन्कियोल्स चिकनी मांसपेशियों से घिरी होती हैं। ये मांसपेशियां वायुमार्ग के व्यास को नियंत्रित करने के लिए सिकुड़ या शिथिल हो सकती हैं। जैसे-जैसे ब्रोन्कियोल्स छोटे होते जाते हैं, वे अंततः वायु थैलियों के समूहों में बदल जाते हैं जिन्हें एल्वियोली कहा जाता है। एल्वियोली ब्रोन्कियोल्स के अंत में स्थित छोटी, अंगूर जैसी संरचनाएं होती हैं।

एल्वियोली रक्त वाहिकाओं के एक नेटवर्क से घिरी होती है। इससे श्वसन और परिसंचरण तंत्र के बीच गैसों का कुशल आदान-प्रदान संभव हो पाता है। गैस विनिमय को सुगम बनाने के लिए एल्वियोली की संरचना अत्यधिक विशिष्ट होती है। वे उपकला कोशिकाओं की एक पतली परत से पंक्तिबद्ध होते हैं। ये उपकला कोशिकाएं केशिकाओं के घने नेटवर्क से घिरी होती हैं। यह पतली बाधा वायुकोशीय दीवार के आर-पार गैसों के तीव्र प्रसार की अनुमति देती है।

प्रत्येक फेफड़ा कई खण्डों में विभाजित होता है। दाएँ फेफड़े में तीन खण्ड होते हैं। बाएं फेफड़े में दो खण्ड होते हैं। फेफड़े एक दोहरी परत वाली झिल्ली से घिरे होते हैं जिसे प्लूरा कहा जाता है। बाहरी परत को पार्श्विका प्लूरा कहा जाता है। यह छाती की दीवार को रेखाबद्ध करता है।

आंतरिक परत को विसराल प्लूरा कहा जाता है। यह फेफड़ों की सतह को ढकता है। फुफ्फुसावरण की दो परतों के बीच के स्थान को फुफ्फुस गुहा कहा जाता है। फुफ्फुस गुहा में थोड़ी मात्रा में फुफ्फुस द्रव होता है जो श्वास क्रिया के दौरान चिकनाई प्रदान करता है तथा घर्षण को कम करता है। अब देखते हैं कि श्वास प्रक्रिया कैसे होती है।

श्वास लेने की प्रक्रिया में सांस लेना और छोड़ना शामिल है। श्वसन (इन्श्वसन) वायु को अन्दर लेने की सक्रिय प्रक्रिया है, जो ऑक्सीजन युक्त वायु को फेफड़ों में ले जाती है। इसकी शुरुआत डायाफ्राम के संकुचन से होती है। डायाफ्राम एक गुम्बदाकार मांसपेशी है जो फेफड़ों के नीचे स्थित होती है।

जब डायाफ्राम सिकुड़ता है, तो यह नीचे की ओर बढ़ता है, जिससे वक्षीय गुहा का आयतन बढ़ जाता है। इसके साथ ही पसलियों के बीच की बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियां सिकुड़ने लगती हैं। इससे पसलियों का पिंजरा फैल जाता है। जैसे-जैसे वक्षीय गुहा फैलती है, फेफड़ों के अंदर का दबाव वायुमंडलीय दबाव के सापेक्ष कम हो जाता है। इससे दबाव प्रवणता उत्पन्न होती है। हवा उच्च दाब वाले क्षेत्र से निम्न दाब वाले क्षेत्र में प्रवाहित होती है।

साँस छोड़ना हवा को बाहर निकालने की निष्क्रिय प्रक्रिया है। यह फेफड़ों से कार्बन डाइऑक्साइड युक्त हवा को बाहर निकालता है। यह तब होता है जब डायाफ्राम और बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियां शिथिल हो जाती हैं। इससे पसलियों का पिंजरा अपनी विश्राम स्थिति में वापस आ जाता है। जैसे-जैसे वक्षीय गुहा का आयतन घटता जाता है, फेफड़ों के अंदर का दबाव वायुमंडलीय दबाव के सापेक्ष बढ़ता जाता है। हवा उच्च दाब वाले क्षेत्र से निम्न दाब वाले क्षेत्र की ओर प्रवाहित होती है। इससे फेफड़ों से कार्बन डाइऑक्साइड बाहर निकल जाती है।