Respiration in Organisms

शरीर की प्रत्येक कोशिका को पोषण, उत्सर्जन और जनन जैसे कार्यों के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। भोजन में संचित यह ऊर्जा केवल श्वसन के दौरान ही मुक्त होती है।

कोशिकीय श्वसन (Cellular Respiration): कोशिका के भीतर ऑक्सीजन का उपयोग करके भोजन (ग्लूकोज) के रासायनिक विखंडन द्वारा ऊर्जा मुक्त होने के प्रक्रम को कोशिकीय श्वसन कहते हैं। यह सभी सजीवों की कोशिकाओं में निरंतर चलता है।

श्वसन के दो मुख्य प्रकार:

(A) वायवीय श्वसन (Aerobic Respiration):

जब ग्लूकोज का विखंडन ऑक्सीजन की उपस्थिति में होता है, तो इसे वायवीय श्वसन कहते हैं। इसमें ग्लूकोज पूर्णतः कार्बन डाइऑक्साइड और जल में टूटता है तथा प्रचुर ऊर्जा मुक्त होती है:

(B) अवायवीय श्वसन (Anaerobic Respiration):

जब भोजन का विखंडन ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है, तो इसे अवायवीय श्वसन कहते हैं। ऐसे जीवों को अवायवीय जीव (Anaerobes) कहते हैं।

1. यीस्ट में किण्वन (Fermentation in Yeast): यीस्ट एककोशिकीय कवक है जो ऑक्सीजन के बिना श्वसन करता है और एथिल अल्कोहॉल तथा $CO_2$ बनाता है:

इसी कारण यीस्ट का उपयोग शराब, बीयर, और ब्रेड बनाने (आटे को फुलाने) में किया जाता है।

सामान्यतः हमारी पेशी कोशिकाएं वायवीय श्वसन करती हैं। किंतु जब हम तेज दौड़ते हैं, भारी वजन उठाते हैं या देर तक साइकिल चलाते हैं, तो पेशियों को भारी मात्रा में ऊर्जा चाहिए होती है। रक्त संचार उस गति से ऑक्सीजन की आपूर्ति नहीं कर पाता।

अतः ऊर्जा की तात्कालिक मांग को पूरा करने के लिए पेशी कोशिकाएं कुछ समय के लिए ऑक्सीजन की कमी में अवायवीय श्वसन करने लगती हैं:

पेशीय ऐंठन (Cramps) का कारण: ग्लूकोज के अपूर्ण विखंडन से बना लैक्टिक अम्ल जब पेशियों में जमा (Accumulate) हो जाता है, तो तीव्र दर्द और ऐंठन होने लगती है।

राहत कैसे मिलती है? गर्म पानी से स्नान करने या मालिश करने से शरीर में रक्त संचार बढ़ जाता है। रक्त द्वारा पेशियों को पर्याप्त ऑक्सीजन मिलने लगती है, जिससे जमा हुआ लैक्टिक अम्ल पूर्णतः $CO_2$ और जल में टूट जाता है और ऐंठन तुरंत ठीक हो जाती है।

साँस लेना (Breathing): यह एक भौतिक प्रक्रम है जिसमें ऑक्सीजन से भरपूर वायु को अंदर खींचा जाता है (अंतःश्वसन / Inhalation) और कार्बन डाइऑक्साइड से भरपूर वायु को बाहर निकाला जाता है (उच्छ्वसन / Exhalation)।

श्वसन दर (Breathing Rate): कोई व्यक्ति एक मिनट में जितनी बार सांस लेता और छोड़ता है, वह उसकी श्वसन दर कहलाती है। सामान्य विश्राम अवस्था में वयस्क की श्वसन दर 15 से 18 बार प्रति मिनट होती है, जो भारी व्यायाम के समय बढ़कर 25 बार प्रति मिनट तक हो सकती है।

मानव में श्वास क्रियाविधि (डायफ्राम और पसलियाँ):

उच्छ्वसित वायु में $CO_2$ का परीक्षण (क्रियाकलाप): एक परखनली में ताजा चूने का पानी लें। एक प्लास्टिक की स्ट्रा से उसमें धीरे-धीरे फूंक मारें। कुछ ही पलों में चूने का पानी दूधिया हो जाता है। यह सिद्ध करता है कि हमारे द्वारा बाहर निकाली जाने वाली सांस में प्रचुर मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2 pprox 4.4\%$) उपस्थित होती है।

विभिन्न जंतुओं में उनके आवास के अनुसार विशेष श्वसन अंग पाए जाते हैं:

• कॉकरोच (तिलचट्टा) एवं कीट: इनके शरीर के पार्श्व (बगल) भागों में छोटे-छोटे छिद्र होते हैं जिन्हें श्वास रंध्र (Spiracles) कहते हैं। गैसों के विनिमय के लिए शरीर के भीतर वायु नलियों का एक जाल बिछा होता है जिसे श्वास प्रणाल या वातक (Tracheae) कहते हैं। ऑक्सीजन सीधे ऊतकों तक पहुँचती है।
• केंचुआ (Earthworm): केंचुए में कोई फेफड़े नहीं होते। यह अपनी नम और श्लेष्मी त्वचा (Moist Skin)** द्वारा सीधे गैसों का विसरण करता है। इसीलिए छूने पर केंचुए की त्वचा हमेशा गीली और लसलसी लगती है।
• मछली (Fish): मछलियाँ जल में रहती हैं। जल में घुली ऑक्सीजन को ग्रहण करने के लिए उनके सिर के दोनों ओर गलफड़े (क्लोम / Gills)** पाए जाते हैं। गिल्स में रक्त केशिकाओं का घना जाल होता है, जो बहते हुए पानी से ऑक्सीजन सोखकर $CO_2$ को पानी में छोड़ देते हैं।
• मेंढक (Frog): मेंढक उभयचर है। जल में यह अपनी नम त्वचा द्वारा सांस लेता है, जबकि थल पर यह मनुष्य की तरह फेफड़ों** द्वारा सांस लेता है।