offSchoolবেটা

জীববিজ্ঞান · অধ্যায় ৭ · টপিক ৪

শ্বাস-প্রশ্বাস প্রক্রিয়া ও গ্যাসীয় বিনিময়

পড়ার নোট

শ্বাসক্রিয়া

শ্বসনের সঙ্গে যুক্ত অঙ্গগুলো শুধু গলবিলের দিক দিয়ে বাইরে খোলা। স্নায়ু উদ্দীপনা শ্বাসক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করে।

  • প্রশ্বাস (শ্বাস গ্রহণ): পাঁজরের মাঝের পেশি ও মধ্যচ্ছদা সংকুচিত হয়; মধ্যচ্ছদা নিচে নামে এবং বক্ষগহ্বর প্রসারিত হয়। বক্ষগহ্বরের আয়তন বাড়ায় ভেতরের বায়ুচাপ বাইরের বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কমে যায়। ফলে ফুসফুস প্রসারিত হয় এবং নাক ও শ্বাসনালি দিয়ে বাতাস ভেতরে ঢোকে।
  • নিঃশ্বাস (শ্বাস ত্যাগ): পেশিগুলো শিথিল হলে মধ্যচ্ছদা ও বুকের খাঁচা আগের অবস্থায় ফেরে, বায়ুচাপ বাড়ে, ফুসফুস সংকুচিত হয় এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড-সমৃদ্ধ আর্দ্র বাতাস বাইরে বের হয়।

এভাবে অবিরাম চলা শ্বাসক্রিয়াকে বহিঃশ্বসন বলে।

গ্যাসীয় বিনিময়

ফুসফুসের বাতাস ও রক্তনালির মধ্যে অক্সিজেন ও কার্বন ডাই-অক্সাইডের আদান-প্রদান ব্যাপন প্রক্রিয়ায় হয়, অ্যালভিওলাস ও রক্তের মধ্যে গ্যাসের চাপের পার্থক্যের কারণে।

  • অক্সিজেন শোষণ: রক্তে ঢোকা অক্সিজেনের সামান্য অংশ প্লাজমায় দ্রবীভূত হয়; বেশির ভাগ হিমোগ্লোবিনের লৌহ অংশের সঙ্গে আলগাভাবে যুক্ত হয়ে অস্থায়ী যৌগ অক্সিহিমোগ্লোবিন তৈরি করে। কোষের কাছে এটি সহজেই ভেঙে অক্সিজেন ছেড়ে দেয়, যা লসিকা হয়ে কোষে পৌঁছায়।
  • কার্বন ডাই-অক্সাইড পরিবহণ: খাদ্যের জারণে তৈরি CO2\mathrm{CO_2} কোষ থেকে লসিকা হয়ে রক্তে আসে এবং প্রধানত বাইকার্বনেট হিসেবে (প্লাজমায় NaHCO3\mathrm{NaHCO_3}, লোহিত কণিকায় KHCO3\mathrm{KHCO_3}) ফুসফুসে যায়। সেখানে মুক্ত হয়ে অ্যালভিওলাসে ব্যাপিত হয় এবং নিঃশ্বাসের সঙ্গে বের হয়।

উদাহরণ (নিঃশ্বাসের বাতাসের প্রকৃতি): দুটি টেস্টটিউবে সমান চুনের পানি নাও। একটিতে সিরিঞ্জ দিয়ে সাধারণ বাতাস, অন্যটিতে নল দিয়ে নিজের নিঃশ্বাসের বাতাস বুদবুদ আকারে দাও। কিছুক্ষণ পর শুধু নিঃশ্বাসের বাতাস দেওয়া চুনের পানি ঘোলা হয়। কারণ নিঃশ্বাসের বাতাসে CO2\mathrm{CO_2} সাধারণ বাতাসের চেয়ে বেশি।

সাধারণ ভুল হলো ভাবা যে ফুসফুস নিজে পেশির মতো প্রসারিত হয়ে বাতাস টানে। আসলে মধ্যচ্ছদা ও পাঁজরের পেশির নড়াচড়ায় বক্ষগহ্বরের চাপ বদলায়, আর সেই চাপের পার্থক্যে বাতাস ঢোকে-বের হয়।

মনে রাখো: প্রশ্বাসে মধ্যচ্ছদা নেমে বক্ষগহ্বর বড়ো হয় ও চাপ কমে বাতাস ঢোকে; ফুসফুসে গ্যাস বিনিময় হয় ব্যাপনে, অক্সিজেন বাহিত হয় অক্সিহিমোগ্লোবিন হিসেবে আর CO2\mathrm{CO_2} বাইকার্বনেট হিসেবে।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • শ্বাস-প্রশ্বাস প্রক্রিয়া ও বয়েলের সূত্র: ফুসফুসে বায়ুর চাপ ও প্রবাহচালিয়ে দেখো

    বিজ্ঞান ক্লাসে রাফি বুকে হাত রেখে একটি দীর্ঘ প্রশ্বাস নিল এবং বুক ফুলে ওঠা লক্ষ্য করল। স্বাভাবিক অবস্থায় ফুসফুসের প্রারম্ভিক আয়তন ৩.০ L এবং অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের সমান (৭৬০ mmHg)। প্রশ্বাস গ্রহণের সময় মধ্যচ্ছদা (ডায়াফ্রাম) সংকুচিত হয়ে নিচে নেমে যায়, ফলে বক্ষগহ্বর প্রসারিত হয় এবং ফুসফুসের আয়তন ০.৫ L বৃদ্ধি পেয়ে ৩.৫ L হয়। বাইরে থেকে পরিবেশের বাতাস ফুসফুসে প্রবেশ করার ঠিক পূর্বমুহূর্তে ফুসফুসের অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপ কত হবে?

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. মানুষের স্বাভাবিক প্রশ্বাস (inspiration) গ্রহণের সময় মধ্যচ্ছদা বা ডায়াফ্রাম (diaphragm) এবং বক্ষগহ্বরের অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপের ক্ষেত্রে কোনটি ঘটে?

    1. ক

      ডায়াফ্রাম সংকুচিত হয়ে নিচে নেমে সমতল হয় এবং ফুসফুসের অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কমে যায়

    2. খ

      ডায়াফ্রাম প্রসারিত ও শিথিল হয়ে উত্তল হয় এবং ফুসফুসের অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপ বৃদ্ধি পায়

    3. গ

      ডায়াফ্রাম সংকুচিত হয়ে ধনুকের মতো উপরে উঠে যায় এবং ফুসফুসের অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপ অপরিবর্তিত থাকে

    4. ঘ

      ডায়াফ্রাম শিথিল থাকে এবং ফুসফুসের ভেতরের চাপ সর্বদা বাইরের বায়ুমণ্ডলীয় চাপের সমান থাকে

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ক) ডায়াফ্রাম সংকুচিত হয়ে নিচে নেমে সমতল হয় এবং ফুসফুসের অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কমে যায়

    1. প্রশ্বাস (শ্বাসগ্রহণ) একটি সক্রিয় প্রক্রিয়া। এ সময় মধ্যচ্ছদা বা ডায়াফ্রামের পেশি সংকুচিত হয়, ফলে ডায়াফ্রামটি নিচের দিকে নেমে এসে কিছুটা সমতল হয়।
    2. একই সাথে বক্ষপিঞ্জরের ইন্টারকোস্টাল পেশির সংকোচনে পাঁজরের হাড়গুলো উপরে ও বাইরের দিকে উত্তোলিত হয়, যার ফলে বক্ষগহ্বরের সামগ্রিক আয়তন বৃদ্ধি পায়।
    3. বক্ষগহ্বর প্রসারিত হওয়ায় ফুসফুসের অভ্যন্তরীণ বায়ুর চাপ বাইরের বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে কমে যায় (ঋণাত্মক চাপ সৃষ্টি হয়)। চাপের এই পার্থক্যের কারণে বায়ুমণ্ডলের বাতাস নাসাপথ দিয়ে ফুসফুসে প্রবেশ করে।
  2. রাজশাহীর পদ্মা নদীর পাড়ে বসে বিশ্রাম নেওয়ার সময় দশম শ্রেণির শিক্ষার্থী তাহমিদ লক্ষ্য করল তার শ্বাস-প্রশ্বাসের হার প্রতি মিনিটে ১৬ বার। সে প্রতি প্রশ্বাসে ৫০০ mL (0.5 L0.5\text{ L}) বাতাস ফুসফুসে গ্রহণ করে। প্রশ্বাসের বাতাসে অক্সিজেনের (O2O_2) আয়তনিক পরিমাণ ২১% এবং নিঃশ্বাসের বাতাসে অক্সিজেনের পরিমাণ ১৬% হলে, ২৫ মিনিট বিশ্রামে তাহমিদের ফুসফুসের মাধ্যমে রক্তে মোট কত লিটার (L) অক্সিজেন গ্যাস শোষিত হবে?

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ১০ L

    1. ২৫ মিনিটে তাহমিদের মোট শ্বাস গ্রহণের সংখ্যা n=১৬ বার/মিনিট×২৫ মিনিট=৪০০ বারn = ১৬\text{ বার/মিনিট} \times ২৫\text{ মিনিট} = ৪০০\text{ বার}।
    n=16 min−1×25 min=400n = 16\text{ min}^{-1} \times 25\text{ min} = 400
    1. ২৫ মিনিটে ফুসফুসে গৃহীত মোট বাতাসের আয়তন Vair=৪০০×০.৫ L=২০০ LV_{\text{air}} = ৪০০ \times ০.৫\text{ L} = ২০০\text{ L}।
    Vair=400×0.5 L=200 LV_{\text{air}} = 400 \times 0.5\text{ L} = 200\text{ L}
    1. বাতাস থেকে রক্তে শোষিত অক্সিজেনের আনুপাতিক হার Δ%O2=২১%−১৬%=৫%=০.০৫\Delta\% O_2 = ২১\% - ১৬\% = ৫\% = ০.০৫।
    Δ%O2=21%−16%=5%=0.05\Delta\% O_2 = 21\% - 16\% = 5\% = 0.05
    1. রক্তে শোষিত মোট অক্সিজেনের আয়তন VO2=২০০ L×০.০৫=১০ LV_{O_2} = ২০০\text{ L} \times ০.০৫ = ১০\text{ L}।
    VO2=200 L×0.05=10 LV_{O_2} = 200\text{ L} \times 0.05 = 10\text{ L}
  3. মানবদেহের ফুসফুসে অ্যালভিওলাসের প্রাচীর গ্যাসীয় বিনিময়ের জন্য কীভাবে বিশেষভাবে অভিযোজিত? সংক্ষেপে ব্যাখ্যা করো।

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    অ্যালভিওলাসের প্রাচীর অত্যন্ত পাতলা, একক স্তরী স্কোয়ামাস (আইঁশাকার) এপিথেলিয়াল কোষে গঠিত এবং এর বহির্গাত্র ঘন রক্তজালিকা দ্বারা পরিবেষ্টিত থাকে। প্রাচীরটি আর্দ্র এবং ব্যাপন দূরত্ব অত্যন্ত কম হওয়ায় অক্সিজেন সরাসরি রক্তে এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড রক্ত থেকে অ্যালভিওলাসের বায়ুতে দ্রুত ব্যাপিত হতে পারে। এছাড়া ফুসফুসে কোটি কোটি অ্যালভিওলাস সম্মিলিতভাবে বিপুল পৃষ্ঠতলীয় ক্ষেত্রফল (৭০–৯০ m2\text{m}^2) সৃষ্টি করে গ্যাসীয় বিনিময়ের কার্যকারিতা বহুগুণ বৃদ্ধি করে।

    1. পাতলা প্রাচীর ও ন্যূনতম ব্যাপন দূরত্ব: অ্যালভিওলাসের প্রাচীর একস্তরী চ্যাপ্টা স্কোয়ামাস এপিথেলিয়াম এবং সংলগ্ন কৈশিক জালিকার প্রাচীর একস্তরী এন্ডোথেলিয়ামে গঠিত হওয়ায় গ্যাস সহজে ব্যাপিত হতে পারে।
    2. আর্দ্র তল ও রক্তজালিকার প্রাচুর্য: ভেতরের আর্দ্র স্তর গ্যাস দ্রবীভূত হতে সহায়তা করে এবং ঘন রক্তজালিকা অবিরাম রক্ত সঞ্চালনের মাধ্যমে ব্যাপন ঘনত্বের নতিমাত্রা বজায় রাখে।
    3. বিশাল গ্যাস বিনিময় পৃষ্ঠতল: কোটি কোটি অ্যালভিওলাস প্রায় ৭০–৯০ বর্গমিটার ক্ষেত্রফল প্রদান করে দ্রুত ও পর্যাপ্ত গ্যাসীয় বিনিময় নিশ্চিত করে।

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো