നമ്മളെങ്ങനെയാണ് അന്തരീക്ഷത്തിൽ നിന്നും ഓക്സിജൻ മാത്രമായിട്ട് വലിച്ചെടുക്കുന്നത്?
Vaisakhan Thampi
January 9 2019
ജീവൻ നിലനിർത്താൻ നമ്മൾ ഓക്സിജൻ ശ്വസിക്കുന്നു എന്നും, അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഓക്സിജൻ ഉണ്ടെന്നും എല്ലാവർക്കും അറിയാം. പക്ഷേ അന്തരീക്ഷവായുവിൽ 78% നൈട്രജനും 21% ഓക്സിജനും ബാക്കി 1% ആർഗൺ, കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ്, ജലബാഷ്പം എന്നിവയെല്ലാം കൂടി ചേർന്നതാണെന്നും കൂടി പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. അങ്ങനെയെങ്കിൽ നമ്മളെങ്ങനെയാണ് അന്തരീക്ഷത്തിൽ നിന്നും ഓക്സിജൻ മാത്രമായിട്ട് വലിച്ചെടുക്കുന്നത്?
ഈ ചോദ്യത്തിൽ തെറ്റുണ്ടെന്ന് മിക്കവർക്കും മനസിലായിട്ടുണ്ടാകും. പക്ഷേ വായനക്കാരിൽ നിന്ന് ശാസ്ത്രചോദ്യങ്ങൾ ക്ഷണിച്ചുകൊണ്ട് പണ്ടെഴുതിയ ഒരു പോസ്റ്റിൽ (
) എനിയ്ക്ക് കിട്ടിയൊരു ചോദ്യമാണത്. അതൊരു ഒറ്റപ്പെട്ട സംശയമാകണമെന്നില്ല. മറ്റ് പലർക്കും ഈ സംശയം ഉണ്ടായേക്കാം.
എന്താണാ ചോദ്യത്തിലെ തെറ്റ്? നമ്മൾ അന്തരീക്ഷത്തിൽ നിന്ന് ഓക്സിജൻ മാത്രമായിട്ടല്ല വലിച്ചെടുക്കുന്നത് എന്നത് തന്നെ. മറിച്ച് അന്തരീക്ഷവായുവിനെ അതേപടിയാണ് നാം അകത്തേയ്ക്ക് വലിച്ചെടുക്കുന്നത്. പക്ഷേ അതുകൊണ്ട് ചോദ്യം അപ്രസക്തമാകുന്നില്ല. കാരണം, ശ്വസനം എന്ന പ്രക്രിയ മൂക്കിലൂടെ വായു അകത്തേയ്ക്ക് വലിച്ചെടുക്കുന്നതിൽ അവസാനിക്കുന്ന ഒന്നല്ല. അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓക്സിജൻ എന്ന പ്രാണവായു ശരീരകലകളിലെ കോശങ്ങൾക്കകത്തും, അവിടന്ന് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് തിരിച്ച് വായുവിലും എത്തുമ്പോൾ മാത്രമാണ് ശ്വസനം പൂർത്തിയാകുന്നത്. അപ്പോ തെറ്റാണെന്നുപറഞ്ഞ് അവഗണിക്കാവുന്ന ചോദ്യമല്ല അത്, അല്ലേ? 79 ശതമാനമുള്ള നൈട്രജനെ വിട്ട്, 21 ശതമാനം മാത്രമുള്ള ഓക്സിജനെ അകത്തേയ്ക്ക് എടുക്കുന്നതെങ്ങനെയാണ്?
ചോദ്യം ബയോളജിയാണെങ്കിലും, ഉത്തരം പറയേണ്ടത് കെമിസ്ട്രിയാണ്. കാരണം രക്തത്തിലെ ചുവന്ന രക്താണുക്കളിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഹീമോഗ്ലോബിൻ എന്നൊരു പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്രയുടെ രാസസ്വഭാവമാണ് ഈ തെരെഞ്ഞെടുപ്പിന് സഹായിക്കുന്നത്. ചുവന്ന രക്താണുക്കളുടെ ഭാരത്തിന്റെ 95%-ഉം ഹീമോഗ്ലോബിനാണ്. ഇതിൽ ഓരോ തന്മാത്രയിലും നാല് ഇരുമ്പ് അയോണുകൾ (Fe2+) വീതമുണ്ട്. പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ഇവയ്ക്ക് ഓക്സിജൻ ആറ്റങ്ങളോട് ഒരു പ്രത്യേക മമതയുണ്ട്. അടുത്ത് കിട്ടിയാൽ ഓക്സിജനുമായി രാസപ്രവർത്തനത്തിലേർപ്പെടും. രസകരമായ കാര്യമെന്താണ് ചോദിച്ചാൽ, എത്രത്തോളം കൂടുതൽ ഓക്സിജൻ ലഭ്യമാണോ അത്രത്തോളം കൂടുതൽ വേഗത്തിലായിരിക്കും ഈ രാസപ്രവർത്തനം. മാത്രമല്ല, നാല് ഇരുമ്പ് അയോണുകളിൽ ഓരോന്നും ഓക്സിജനെ വലിച്ചെടുക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് തന്മാത്രയുടെ രൂപം മാറുകയും അതിനനുസരിച്ച് ഓക്സിജനെ വലിച്ചെടുക്കാനുള്ള പ്രവണത കൂടുകയും ചെയ്യും. കെമിസ്ട്രിയുടെ ഭാഷയിൽ cooperative binding എന്നാണിതിനെ വിളിക്കുന്നത്.
ഇനി, എവിടെയാണ് ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഓക്സിജൻ ലഭ്യമായിട്ടുള്ളത്? ശരീരത്തിൽ അത് ശ്വാസകോശത്തിലാണ്. 21% ശതമാനം ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ വായുവിനെ നമ്മൾ മൂക്കിലൂടെ വലിച്ചുകയറ്റുന്നത് അവിടേയ്ക്കാണല്ലോ. ശ്വാസകോശം എന്നാൽ ഏതാണ്ട് ഒരു ടെന്നിസ് കോർട്ടിന്റെ പകുതി വിസ്താരത്തിൽ പടർത്തിവെക്കാവുന്ന 'സ്പോഞ്ചിനെ' ചുരുട്ടിവെച്ചതുപോലെ ഒരു സെറ്റപ്പാണ്. മൂക്കിൽ നിന്ന് പോകുന്ന ശ്വാസനാളി ആദ്യം രണ്ടായി പിരിഞ്ഞ് രണ്ട് ശ്വാസകോശങ്ങളിലേയ്ക്കും, പിന്നെ അവയോരോന്നും പലതവണ ശാഖകളായി പിരിഞ്ഞ് കുഞ്ഞുകുഞ്ഞ് ശ്വാസ അറകളിലേയ്ക്കായി ചെന്നെത്തുന്ന രീതിയിലാണ് ഉള്ളത്. ഓരോ ശ്വാസകോശത്തിലും ഇതുപോലത്തെ ഏതാണ്ട് 24 കോടി സൂക്ഷ്മ ശ്വാസ അറകളുണ്ട്. (ബയോളജിക്കാർ ഇതിനെ alveoli എന്ന് വിളിക്കും). ഈ അറകളുടെ ഭിത്തികളിൽ സൂക്ഷ്മമായ രക്തക്കുഴലുകൾ പടർന്നിട്ടുണ്ട്. ഇവിടെയാണ് ഹീമോഗ്ലോബിനും ഓക്സിജനും കൂടി 'കണ്ണും കണ്ണും' കൂട്ടിമുട്ടുന്നത്. രക്തക്കുഴലുകളുടേയും ശ്വാസ അറകളുടേയും നേർത്ത സ്തരങ്ങളെ മറികടന്ന് അവരൊന്നിക്കും! ഇപ്പോൾ ഹീമോഗ്ലോബിൻ പഴയ ഹീമോഗ്ലോബിനല്ല, പ്രാണവായുവിനെയും വഹിച്ച് ശ്വാസകോശത്തിൽ നിന്ന് ഹൃദയത്തിലേയ്ക്ക് പോകുന്ന ഓക്സിഹീമോഗ്ലോബിൻ ആണ് (അൽ-ഹീമോഗ്ലോബിൻ!).
ഹൃദയം അവിടെയെത്തുന്ന ഈ ഓക്സിജധന്യമായ രക്തത്തെ (oxygenated blood) ശരീരത്തിന്റെ വിവിധഭാഗങ്ങളിലേയ്ക്ക് പമ്പ് ചെയ്യുന്നു. എന്നാൽ രക്തം, ശരീരത്തിന്റെ ഉപാപചയപ്രവർത്തനങ്ങൾ നടക്കുന്ന ഭാഗങ്ങളിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ ഒരു പ്രശ്നമുണ്ട്. അവിടെ ദ്രുതഗതിയിൽ ഓക്സിജൻ ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. അതായത് അവിടെ ഓക്സിജന്റെ അളവ് വളരെ കുറവായിരിക്കും. നേരത്തേ പറഞ്ഞതുപോലെ ചുറ്റുമുള്ള ഓക്സിജന്റെ അളവ് കുറയുമ്പോൾ ഹീമോഗ്ലോബിന് ഓക്സിജനെ പിടിച്ച് വെക്കാനുള്ള താത്പര്യം കുറയും. അത് ഓക്സിജന് മേലുള്ള പിടിവിടുകയും ഉപാപചയപ്രവർത്തനം നടക്കുന്ന കോശങ്ങൾ ഈ ഓക്സിജനെ കൈനീട്ടി സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യും. ഇതാണ് ശരീരത്തിന്റെ ഓക്സിജൻ ഗതാഗതം.
എന്നാൽ ഹീമോഗ്ലോബിന് ഓക്സിജനെ മാത്രമല്ല, വേണ്ടിവന്നാൽ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിനേയും സ്വീകരിക്കാനാകും. താത്പര്യം താരതമ്യേന കുറവായിരിക്കുമെന്നേയുള്ളൂ. കോശപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഉൽപ്പന്നമായി ഉണ്ടാകുന്ന കുറച്ച് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡ് ഇങ്ങനെ ഹീമോഗ്ലോബിനുമായി ചേർന്ന് കാർബമിനോ-ഹീമോഗ്ലോബിനായി ശ്വാസകോശത്തിലെത്തും. അവിടെ വച്ച് ഓക്സിജനെ സ്വീകരിക്കുന്ന കൂട്ടത്തിൽ ഹീമോഗ്ലോബിൻ ആ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിനെ നിശ്വാസവായുവിലേയ്ക്ക് ഇറക്കിവിടും.
രക്തത്തിലേയ്ക്ക് വലിച്ചെടുക്കപ്പെടുന്ന ഓക്സിജന്റെ 98.5 ശതമാനത്തേയും ഹീമോഗ്ലോബിനാണ് വഹിക്കുന്നത്. ബാക്കി ഭാഗം രക്തത്തിന്റെ ദ്രാവകാംശമായ പ്ലാസ്മയിൽ നേരിട്ട് അലിഞ്ഞുചേരും. പക്ഷേ കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിന്റെ 10 ശതമാനത്തിൽ താഴെ മാത്രമേ ശ്വാസകോശത്തിലെത്താൻ 'ഹീമോഗ്ലോബിൻ ട്രാവൽസ്' ഉപയോഗപ്പെടുത്തൂ. മറ്റൊരു പത്ത് ശതമാനം നേരിട്ട് പ്ലാസ്മയിൽ അലിഞ്ഞുചേർന്നും ബാക്കിഭാഗം വേറൊരു വളഞ്ഞ വഴിയിൽ ബൈകാർബണേറ്റ് അയോണുകളുടെ രൂപത്തിലുമാണ് ശ്വാസകോശത്തിലെത്തുന്നത്. നാം ഉച്ഛ്വസിക്കുന്ന (inhale) വായുവിലും നിശ്വസിക്കുന്ന (exhale) വായുവിലും നൈട്രജന്റെ അളവ് ഏതാണ്ട് സമമാണ്. അളവിൽ വ്യത്യാസം വരുന്നത് പ്രധാനമായും ഓക്സിജന്റേയും കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിന്റേയും കാര്യത്തിലാണ്. ശ്വാസകോശത്തിൽ പോയിട്ട് മടങ്ങിവരുമ്പോൾ ശ്വാസവായുവിൽ ഓക്സിജന്റെ അളവ് 21%-ൽ നിന്ന് 16% ആയും, കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിന്റെ അളവ് 0.04%-ൽ നിന്ന് 4% ആയും മാറുന്നു.
NB: ഹീമോഗ്ലോബിന് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിനേക്കാൾ ഇഷ്ടം ഓക്സിജനോടാണ് എന്ന് പറഞ്ഞു. പക്ഷേ ഓക്സിജനെക്കാൾ മൂപ്പർക്ക് പെരുത്തിഷ്ടപ്പെട്ട വേറൊരു കക്ഷിയുണ്ട്- കാർബൺ മോണോക്സൈഡ്. (ഏതാണ്ട് 210 മടങ്ങ് ഇഷ്ടക്കൂടുതൽ). അതിന്റെ തട്ടമെടുത്തിട്ടാൽ പിന്നൊന്നും കാണാമ്പറ്റൂല, കൈകോർത്തുപിടിച്ച് കാർബോക്സി ഹീമോഗ്ലോബിനായി മാറിക്കളയും. പിന്നെ ആ പിടി വിടുകയും ഇല്ല. ഇത് കാർബൺ മോണോക്സൈഡ് വിഷബാധയായി മാറും. മരണത്തിലേയ്ക്ക് നയിക്കാവുന്ന, അടിയന്തിര വൈദ്യശുശ്രൂഷ വേണ്ട പ്രശ്നമാണത്.