Chapter 10: Human Respiratory System

Human Respiratory System

Home > PunjabTest.com > FSc Part 1 > Biology — all chapters > Chapter 10: Human Respiratory System

اس chapter میں topics (Topics in this chapter)

  1. 10.1 — Respiratory System of Man and Properties of the Respiratory Surface
  2. 10.2 — Upper Respiratory Tract: nasal cavity, pharynx and larynx
  3. 10.3 — Lower Respiratory Tract: trachea, bronchi, bronchioles, alveoli and lungs
  4. 10.4 — Mechanism of Breathing (Ventilation) and Control of Breathing
  5. 10.5 — Transport of Oxygen and Factors Affecting It
  6. 10.6 — Transport of Carbon Dioxide and Carbon Monoxide Poisoning
  7. 10.7 — Respiratory Pigments: haemoglobin and myoglobin
  8. 10.8 — Upper Respiratory Tract Infections: sinusitis and otitis media
  9. 10.9 — Lower Respiratory Tract Infections: pneumonia and pulmonary tuberculosis
  10. 10.10 — Disorders of the Lungs: COPD, chronic bronchitis and emphysema
  11. 📝 Official Exercise Questions — with Answers
  12. 📌 Chapter Summary & Guidance
10.1 — Respiratory System of Man and Properties of the Respiratory Surface۱۰.۱ — انسان کا نظام تنفس اور تنفسی سطح کی خصوصیات
🏷 Tags: external respiration, cellular respiration, respiratory system, respiratory surface, diffusion, respiratory tract, lungs, gaseous exchange
ENGLISH

You have studied in your previous class how organisms get energy out of food molecules. For this purpose, organisms carry out catabolic processes in their cells, collectively called cellular respiration (glycolysis, Krebs cycle, and electron transport chain). These processes use oxygen and produce carbon dioxide. The term external respiration is used for the uptake of oxygen from the environment and the disposal of carbon dioxide into the environment at the body system level. It involves breathing and the exchange of oxygen and carbon dioxide in the capillaries. The organs which carry out these processes constitute the respiratory system. The theme of this chapter is to explain the respiratory system of humans and important respiratory disorders.

📌 Recalling: Our cells obtain oxygen from the blood. The blood obtains this oxygen from air present in our lungs. Oxygen diffuses across the wet membranes of the lungs, which are filled with air in the process of breathing.

10.1- Respiratory System of Man: It consists of the organs that carry out external respiration (uptake of oxygen and disposal of carbon dioxide) at the body system level. The main organs of the respiratory system are the lungs which provide a suitable respiratory surface for this gaseous exchange.

Properties of the Respiratory Surface: Respiratory surface means the area where actual gas exchange occurs between the environment and the blood. This gaseous exchange occurs through diffusion. In humans and other vertebrates which breathe in air, oxygen from the air diffuses into the blood and carbon dioxide diffuses from the blood to air. The following properties enable respiratory surfaces for effective diffusion of gases across them.

  1. It is moist and permeable — so that gases may pass through it.
  2. It is thin — so that gases have to travel minimum distance.
  3. It has a blood supply — so that gases can diffuse in and out of blood.
  4. It has structural support — so that it remains open and does not collapse.
  5. It is located internally — so that its moist surface does not lose water to the atmosphere.
  6. Air ventilates over it, i.e., moves towards and away from it.
  7. Air reaches to it after passing a branched tubular way — so that air becomes saturated with water vapour before reaching it.

Components of Human Respiratory System: The organs of the respiratory system form a continuous system of passages, called the respiratory tract, through which air flows into and out of the body. The respiratory tract has two major divisions: the upper respiratory tract and the lower respiratory tract.

اردو

آپ پچھلی جماعت میں پڑھ چکے ہیں کہ جاندار خوراک کے مالیکیول سے توانائی کیسے حاصل کرتے ہیں۔ اس مقصد کے لیے جاندار اپنے خلیوں میں کیٹابولک عمل کرتے ہیں جنہیں مجموعی طور پر خلوی تنفس (cellular respiration) کہتے ہیں (گلائکولائسز، کربز سائیکل، اور الیکٹرون ٹرانسپورٹ چین)۔ یہ عمل آکسیجن استعمال کرتے ہیں اور کاربن ڈائی آکسائیڈ پیدا کرتے ہیں۔ بیرونی تنفس (external respiration) کی اصطلاح ماحول سے آکسیجن لینے اور جسمانی نظام کی سطح پر ماحول میں کاربن ڈائی آکسائیڈ خارج کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اس میں سانس لینا اور باریک نالیوں میں آکسیجن اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کا تبادلہ شامل ہے۔ جو اعضاء یہ عمل کرتے ہیں وہ نظام تنفس بناتے ہیں۔ اس باب کا موضوع انسانوں کے نظام تنفس اور اہم تنفسی بیماریوں کی وضاحت کرنا ہے۔

📌 یاد دہانی: ہمارے خلیے خون سے آکسیجن حاصل کرتے ہیں۔ خون یہ آکسیجن ہمارے پھیپھڑوں میں موجود ہوا سے حاصل کرتا ہے۔ آکسیجن پھیپھڑوں کی گیلی جھلیوں کے پار پھیلتی ہے، جو سانس لینے کے عمل میں ہوا سے بھری ہوتی ہیں۔

۱۰.۱۔ انسان کا نظام تنفس: یہ ان اعضاء پر مشتمل ہے جو جسمانی نظام کی سطح پر بیرونی تنفس (آکسیجن لینا اور کاربن ڈائی آکسائیڈ خارج کرنا) کرتے ہیں۔ نظام تنفس کے اہم اعضاء پھیپھڑے ہیں جو اس گیس کے تبادلے کے لیے مناسب تنفسی سطح فراہم کرتے ہیں۔

تنفسی سطح کی خصوصیات: تنفسی سطح سے مراد وہ علاقہ ہے جہاں ماحول اور خون کے درمیان گیس کا اصل تبادلہ ہوتا ہے۔ یہ گیس کا تبادلہ پھیلاؤ کے ذریعے ہوتا ہے۔ انسانوں اور دیگر فقاری جانوروں میں جو ہوا میں سانس لیتے ہیں، ہوا سے آکسیجن خون میں پھیلتی ہے اور کاربن ڈائی آکسائیڈ خون سے ہوا میں پھیلتی ہے۔ درج ذیل خصوصیات تنفسی سطحوں کو ان کے پار گیسوں کے مؤثر پھیلاؤ کے قابل بناتی ہیں۔

  1. یہ نم اور قابل نفوذ ہے — تاکہ گیسیں اس سے گزر سکیں۔
  2. یہ پتلی ہے — تاکہ گیسوں کو کم سے کم فاصلہ طے کرنا پڑے۔
  3. اس میں خون کی فراہمی ہے — تاکہ گیسیں خون میں اور خون سے باہر پھیل سکیں۔
  4. اس میں ساختی سہارا ہے — تاکہ یہ کھلی رہے اور گر نہ جائے۔
  5. یہ اندرونی طور پر واقع ہے — تاکہ اس کی نم سطح ماحول میں پانی نہ کھوئے۔
  6. اس کے اوپر ہوا آتی جاتی ہے، یعنی اس کی طرف اور اس سے دور حرکت کرتی ہے۔
  7. ہوا اس تک شاخ دار نالی دار راستے سے گزر کر پہنچتی ہے — تاکہ ہوا اس تک پہنچنے سے پہلے آبی بخارات سے سیر ہو جائے۔

انسانی نظام تنفس کے اجزاء: نظام تنفس کے اعضاء راستوں کا ایک مسلسل نظام بناتے ہیں جسے تنفسی نالی (respiratory tract) کہتے ہیں، جس سے ہوا جسم میں اور جسم سے باہر بہتی ہے۔ تنفسی نالی کی دو بڑی تقسیمیں ہیں: اوپری تنفسی نالی اور نچلی تنفسی نالی۔

RESPIRATORY SURFACE — 7 PROPERTIESMoist + permeable • Thin (minimum distance)Rich blood supply • Structural support (stays open)Located internally (no water loss to air)Air ventilates over it (moves to + away)Air arrives via branched tubes, saturated with water vapourGas exchange = DIFFUSION: O2 air → blood, CO2 blood → airIn humans the surface is the alveoli of the lungs
Respiratory surface samjho: گیس کا تبادلہ صرف ایسی سطح پر مؤثر ہوتا ہے جو نم، پتلی، خون سے بھری، سہارے والی اور اندرونی ہو — انسان میں یہ سطح پھیپھڑوں کے ایلویولائی ہیں۔
10.2 — Upper Respiratory Tract: Nasal Cavity, Pharynx and Larynx۱۰.۲ — اوپری تنفسی نالی: ناک کی گہا، حلق اور حنجرہ
🏷 Tags: upper respiratory tract, nasal cavity, nostrils, nasal septum, pharynx, larynx, voice box, vocal cords, epiglottis, glottis, cough reflex
ENGLISH

Upper Respiratory Tract: It consists of the nasal cavity, pharynx and larynx. These organs are involved in the movement of air into and out of the body. They also clean, humidify, and warm the incoming air. No gas exchange occurs in these organs.

1- Nasal cavity: The external openings of the nose, called nostrils, lead to a nasal cavity. It is a large, air-filled space behind the nose and partitioned by a nasal septum (a part of the nasal bone). As inhaled air flows through the nasal cavity, it is warmed and humidified by blood vessels present very close to its surface. Hairs in the nose and mucus produced by mucous membranes trap larger foreign particles in the air before they go deeper into the respiratory tract. In addition to its respiratory functions, the nasal cavity also contains chemoreceptors needed for the sense of smell, and contribution to the sense of taste.

2- Pharynx: It is a tube-like structure that connects the nasal cavity and oral cavity to the larynx and oesophagus. Both air and food pass through it. So, it is part of both the respiratory and the digestive systems. Air passes from the nasal cavity through the pharynx to the larynx (as well as in the opposite direction). Food passes from the mouth through the pharynx to the oesophagus.

3- Larynx: The larynx connects the pharynx and trachea. It is composed of muscles and cartilages. It is also called the voice box, because it contains two bands of smooth muscles called vocal cords. The vocal cords vibrate when air flows over them and so produce sound.

Epiglottis is a cartilaginous flap that extends in front and above the opening of the larynx called glottis. When air enters the larynx, the epiglottis keeps standing upwards to give way to air. When we swallow something, the backward motion of the tongue raises the larynx. Due to it, the epiglottis is forced downwards to close the glottis. It prevents swallowed material from entering the larynx.

📌 Note: Muscles in the larynx move the vocal cords apart to allow breathing. Other muscles in the larynx move the vocal cords together to allow the production of vocal sounds. The latter muscles also control the pitch of sounds and help control their volume.

📌 Note: If swallowed material does start to enter the larynx, it irritates the larynx and stimulates a strong cough reflex. This generally expels the material out of the larynx, and into the throat.

اردو

اوپری تنفسی نالی: یہ ناک کی گہا، حلق اور حنجرے پر مشتمل ہے۔ یہ اعضاء ہوا کو جسم میں اور جسم سے باہر لے جانے میں شامل ہیں۔ وہ آنے والی ہوا کو صاف، نم اور گرم بھی کرتے ہیں۔ ان اعضاء میں گیس کا تبادلہ نہیں ہوتا۔

۱۔ ناک کی گہا: ناک کے بیرونی سوراخ، جنہیں نتھنے کہتے ہیں، ناک کی گہا تک لے جاتے ہیں۔ یہ ناک کے پیچھے ایک بڑی، ہوا سے بھری جگہ ہے جو ناک کی دیوار (nasal septum) (ناک کی ہڈی کا ایک حصہ) سے تقسیم ہے۔ جب سانس کی ہوا ناک کی گہا سے گزرتی ہے تو اس کی سطح کے بہت قریب موجود خون کی نالیوں سے وہ گرم اور نم ہو جاتی ہے۔ ناک کے بال اور بلغمی جھلیوں سے بننے والا بلغم ہوا میں موجود بڑے غیر ملکی ذرات کو پکڑ لیتے ہیں اس سے پہلے کہ وہ تنفسی نالی میں گہرائی تک جائیں۔ تنفسی افعال کے علاوہ ناک کی گہا میں سونگھنے کی حس کے لیے ضروری کیموریسیپٹر بھی ہوتے ہیں، اور ذائقے کی حس میں بھی حصہ ہوتا ہے۔

۲۔ حلق: یہ ایک نالی نما ساخت ہے جو ناک کی گہا اور منہ کی گہا کو حنجرے اور غذائی نالی سے جوڑتی ہے۔ اس سے ہوا اور خوراک دونوں گزرتے ہیں۔ اس لیے یہ تنفسی اور ہاضم دونوں نظاموں کا حصہ ہے۔ ہوا ناک کی گہا سے حلق کے ذریعے حنجرے تک جاتی ہے (اور مخالف سمت میں بھی)۔ خوراک منہ سے حلق کے ذریعے غذائی نالی تک جاتی ہے۔

۳۔ حنجرہ: حنجرہ حلق اور سانس کی نالی کو جوڑتا ہے۔ یہ عضلات اور کارٹیلج سے بنا ہے۔ اسے آواز کا ڈبہ (voice box) بھی کہتے ہیں، کیونکہ اس میں ہموار عضلات کی دو پٹیاں ہوتی ہیں جنہیں ووکل کارڈز کہتے ہیں۔ ووکل کارڈز اس وقت تھرتھراتے ہیں جب ہوا ان کے اوپر سے گزرتی ہے اور اس طرح آواز پیدا ہوتی ہے۔

ایپی گلوٹس کارٹیلج کا ایک ڈھکن ہے جو حنجرے کے سوراخ، جسے گلوٹس کہتے ہیں، کے سامنے اور اوپر پھیلا ہوا ہے۔ جب ہوا حنجرے میں داخل ہوتی ہے تو ایپی گلوٹس اوپر کھڑا رہ کر ہوا کو راستہ دیتا ہے۔ جب ہم کچھ نگلتے ہیں تو زبان کی پیچھے کی حرکت حنجرے کو اوپر اٹھاتی ہے۔ اس سے ایپی گلوٹس نیچے دھکیلا جا کر گلوٹس بند کر دیتا ہے۔ یہ نگلی ہوئی چیز کو حنجرے میں داخل ہونے سے روکتا ہے۔

📌 نوٹ: حنجرے کے عضلات ووکل کارڈز کو الگ کرتے ہیں تاکہ سانس لی جا سکے۔ حنجرے کے دیگر عضلات ووکل کارڈز کو ایک ساتھ کرتے ہیں تاکہ آواز پیدا ہو سکے۔ یہ عضلات آواز کی پچ کو بھی کنٹرول کرتے ہیں اور ان کی آواز کو کنٹرول کرنے میں مدد کرتے ہیں۔

📌 نوٹ: اگر نگلی ہوئی چیز حنجرے میں داخل ہونا شروع کر دے تو وہ حنجرے کو تکلیف دیتی ہے اور کھانسی کا مضبوط اضطراری عمل تحریک دیتی ہے۔ یہ عام طور پر اس چیز کو حنجرے سے باہر نکال کر حلق میں لے آتا ہے۔

AI illustration of the human respiratory tract from nasal cavity to lungs
Respiratory tract samjho: اوپری نالی (ناک کی گہا، حلق، حنجرہ) ہوا کو صاف، نم اور گرم کرتی ہے مگر گیس کا تبادلہ نہیں کرتی — تبادلہ صرف نچلی نالی کے پھیپھڑوں میں ہوتا ہے۔
10.3 — Lower Respiratory Tract: Trachea, Bronchi, Bronchioles, Alveoli and Lungs۱۰.۳ — نچلی تنفسی نالی: سانس کی نالی، برونکائی، برونکیولز، ایلویولائی اور پھیپھڑے
🏷 Tags: lower respiratory tract, trachea, windpipe, C-shaped cartilage, bronchi, bronchioles, alveoli, lungs, pleura, pleural cavity, surfactant, lobes
ENGLISH

Lower Respiratory Tract: The lower respiratory tract includes the trachea, bronchi, bronchioles, and lungs. The trachea, bronchi, and bronchioles conduct air from the upper respiratory tract into the lungs. These passages make a tree-like shape, with repeated branching. There are an astonishing 2,414 kilometres of airways conducting air through the human respiratory tract! It is only in the lungs, however, that gas exchange occurs between the air and blood.

1- Trachea: The trachea, or windpipe, connects the larynx to the lungs for the passage of air. It is the widest passageway in the respiratory tract. It is about 1 inch wide and 4–6 inches long. Its walls are made of smooth muscles and C-shaped rings of cartilage. The trachea is lined with mucus and cilia. The cilia propel foreign particles trapped in the mucus toward the pharynx. The C-shaped cartilage provides strength and support to the trachea to keep the passage open. The trachea branches at the bottom to form two bronchi.

2- Bronchi, Bronchioles, and Alveoli: There are two primary bronchi (singular, bronchus). The right and left bronchi enter the lungs and branch into smaller, secondary bronchi. There are two secondary bronchi in the left lung while three in the right lung. In secondary bronchi, the C-shaped cartilages are replaced with cartilage plates. The secondary bronchi branch into still smaller tertiary bronchi, which branch further into very small bronchioles. The bronchioles do not have cartilage plates. They divide many times and make terminal bronchioles. The terminal bronchioles end in alveolar ducts, which terminate in clusters of tiny air sacs, called alveoli (singular, alveolus), in the lungs.

3- Lungs: The lungs are the largest organs of the respiratory tract. The outside of each lung is covered by two membranes. The first membrane, visceral pleura, lines the lungs while the second membrane, parietal pleura, lines the inner wall of the thoracic cavity. The small space between these two membranes, called the pleural cavity, is filled with fluid. This fluid allows the lungs to expand and contract freely during breathing. Each lung is divided into lobes. The right lung is larger and contains three lobes. The left lung is smaller and contains two lobes. The smaller left lung allows room for the heart, which is just left of the centre of the chest.

As mentioned previously, the terminal bronchi end in alveolar ducts. Each alveolar duct opens in a cluster of alveoli. These clusters make the bulk of the lung and are surrounded by blood capillaries. Each cluster contains 20–30 alveoli. An alveolus is made of moist epithelial tissue (only 0.1 micrometre thick). So, they provide the respiratory surface where gas exchange takes place between the air and blood.

📌 Note — surfactant: Some epithelial cells of alveoli secrete a liquid called surfactant, which lines the inside of alveoli. It prevents the alveoli from collapsing and sticking together when air moves out of them. In healthy lungs, surfactant is constantly secreted and reabsorbed.

📌 Recalling: You have studied that pulmonary arteries carry deoxygenated blood to the lungs. This blood absorbs oxygen in the lungs and pulmonary veins carry the oxygenated blood back to the heart to be pumped throughout the body. The lungs also receive oxygenated blood from the heart that provides oxygen to the cells of the lungs for cellular respiration.

The alveoli are the functional units of the lungs where gas exchange takes place. Lungs contain approximately 480 million alveoli (range: 274–790 million) per lung pair in adult humans. They provide a huge total surface area for gas exchange. When we breathe in, the alveoli fill with air, making the lungs expand. Oxygen in the air inside the alveoli is absorbed by the blood via diffusion in the network of tiny capillaries that surround them. The blood in these capillaries also releases carbon dioxide (also by diffusion) into the air inside the alveoli. When we breathe out, air leaves the alveoli and rushes into the outside atmosphere, carrying carbon dioxide with it.

اردو

نچلی تنفسی نالی: نچلی تنفسی نالی میں سانس کی نالی، برونکائی، برونکیولز اور پھیپھڑے شامل ہیں۔ سانس کی نالی، برونکائی اور برونکیولز ہوا کو اوپری تنفسی نالی سے پھیپھڑوں میں لے جاتے ہیں۔ یہ راستے درخت نما شکل بناتے ہیں، جن میں بار بار شاخیں نکلتی ہیں۔ انسانی تنفسی نالی میں ہوا لے جانے والی نالیوں کی حیران کن لمبائی 2,414 کلومیٹر ہے! تاہم گیس کا تبادلہ صرف پھیپھڑوں میں ہوا اور خون کے درمیان ہوتا ہے۔

۱۔ سانس کی نالی (Trachea): سانس کی نالی، یا ونڈ پائپ، ہوا کے گزرنے کے لیے حنجرے کو پھیپھڑوں سے جوڑتی ہے۔ یہ تنفسی نالی کا سب سے چوڑا راستہ ہے۔ یہ تقریباً 1 انچ چوڑی اور 4–6 انچ لمبی ہے۔ اس کی دیواریں ہموار عضلات اور C شکل کے کارٹیلج کے حلقوں سے بنی ہیں۔ سانس کی نالی بلغم اور سیلیا سے ڈھکی ہوئی ہے۔ سیلیا بلغم میں پھنسے غیر ملکی ذرات کو حلق کی طرف دھکیلتے ہیں۔ C شکل کا کارٹیلج سانس کی نالی کو مضبوطی اور سہارا دیتا ہے تاکہ راستہ کھلا رہے۔ سانس کی نالی نیچے شاخیں بنا کر دو برونکائی بناتی ہے۔

۲۔ برونکائی، برونکیولز اور ایلویولائی: دو بنیادی برونکائی (واحد، برونکس) ہوتی ہیں۔ دائیں اور بائیں برونکائی پھیپھڑوں میں داخل ہو کر چھوٹی ثانوی برونکائی میں شاخیں بناتی ہیں۔ بائیں پھیپھڑے میں دو ثانوی برونکائی ہوتی ہیں جبکہ دائیں پھیپھڑے میں تین۔ ثانوی برونکائی میں C شکل کے کارٹیلج کی جگہ کارٹیلج کی پلیٹیں لے لیتی ہیں۔ ثانوی برونکائی مزید چھوٹی ثالثی برونکائی میں شاخیں بناتی ہیں، جو مزید بہت چھوٹی برونکیولز میں شاخیں بناتی ہیں۔ برونکیولز میں کارٹیلج کی پلیٹیں نہیں ہوتیں۔ وہ کئی بار تقسیم ہو کر آخری برونکیولز بناتی ہیں۔ آخری برونکیولز ایلویولر ڈکٹس پر ختم ہوتی ہیں، جو پھیپھڑوں میں ہوا کی ننھی تھیلیوں کے جھرمٹ، جنہیں ایلویولائی (واحد، ایلویولس) کہتے ہیں، پر ختم ہوتی ہیں۔

۳۔ پھیپھڑے: پھیپھڑے تنفسی نالی کے سب سے بڑے اعضاء ہیں۔ ہر پھیپھڑے کا باہر دو جھلیوں سے ڈھکا ہوتا ہے۔ پہلی جھلی، وسرل پلورا، پھیپھڑوں کو ڈھانپتی ہے جبکہ دوسری جھلی، پیرائٹل پلورا، سینے کی گہا کی اندرونی دیوار کو ڈھانپتی ہے۔ ان دو جھلیوں کے درمیان چھوٹی جگہ، جسے پلورل گہا کہتے ہیں، سیال سے بھری ہوتی ہے۔ یہ سیال پھیپھڑوں کو سانس کے دوران آزادانہ پھیلنے اور سکڑنے دیتا ہے۔ ہر پھیپھڑا لوبز میں تقسیم ہے۔ دایاں پھیپھڑا بڑا ہے اور اس میں تین لوبز ہیں۔ بایاں پھیپھڑا چھوٹا ہے اور اس میں دو لوبز ہیں۔ چھوٹا بایاں پھیپھڑا دل کے لیے جگہ دیتا ہے، جو سینے کے مرکز سے تھوڑا بائیں طرف ہے۔

جیسا کہ پہلے بتایا گیا، آخری برونکیولز ایلویولر ڈکٹس پر ختم ہوتی ہیں۔ ہر ایلویولر ڈکٹ ایلویولائی کے ایک جھرمٹ میں کھلتا ہے۔ یہ جھرمٹ پھیپھڑے کا بڑا حصہ بناتے ہیں اور خون کی باریک نالیوں سے گھرے ہوتے ہیں۔ ہر جھرمٹ میں 20–30 ایلویولائی ہوتے ہیں۔ ایک ایلویولس نم اپیتھیلیل بافت (صرف 0.1 مائیکرومیٹر موٹی) سے بنا ہوتا ہے۔ اس لیے وہ تنفسی سطح فراہم کرتے ہیں جہاں ہوا اور خون کے درمیان گیس کا تبادلہ ہوتا ہے۔

📌 نوٹ — سرفیکٹنٹ: ایلویولائی کے کچھ اپیتھیلیل خلیے ایک مائع خارج کرتے ہیں جسے سرفیکٹنٹ کہتے ہیں، جو ایلویولائی کے اندر کو ڈھانپتا ہے۔ یہ ایلویولائی کو گرنے اور ہوا نکلنے پر ایک دوسرے سے چپکنے سے روکتا ہے۔ صحت مند پھیپھڑوں میں سرفیکٹنٹ مسلسل خارج اور دوبارہ جذب ہوتا ہے۔

📌 یاد دہانی: آپ پڑھ چکے ہیں کہ پلمونری شریانیں آکسیجن سے محروم خون کو پھیپھڑوں تک لے جاتی ہیں۔ یہ خون پھیپھڑوں میں آکسیجن جذب کرتا ہے اور پلمونری رگیں آکسیجن والا خون واپس دل تک لے جاتی ہیں تاکہ پورے جسم میں پمپ کیا جا سکے۔ پھیپھڑے دل سے آکسیجن والا خون بھی وصول کرتے ہیں جو پھیپھڑوں کے خلیوں کو خلوی تنفس کے لیے آکسیجن دیتا ہے۔

ایلویولائی پھیپھڑوں کی فعالی اکائیاں ہیں جہاں گیس کا تبادلہ ہوتا ہے۔ بالغ انسانوں میں پھیپھڑوں کے جوڑے میں تقریباً 480 ملین ایلویولائی (حد: 274–790 ملین) ہوتے ہیں۔ وہ گیس کے تبادلے کے لیے بہت بڑا کل سطحی رقبہ فراہم کرتے ہیں۔ جب ہم سانس لیتے ہیں تو ایلویولائی ہوا سے بھر جاتے ہیں، جس سے پھیپھڑے پھیلتے ہیں۔ ایلویولائی کے اندر ہوا میں موجود آکسیجن ان کے گرد موجود ننھی باریک نالیوں کے جال کے ذریعے پھیلاؤ سے خون جذب کرتا ہے۔ ان باریک نالیوں میں خون کاربن ڈائی آکسائیڈ بھی (پھیلاؤ سے) ایلویولائی کے اندر ہوا میں چھوڑتا ہے۔ جب ہم سانس چھوڑتے ہیں تو ہوا ایلویولائی سے نکل کر باہر کے ماحول میں تیزی سے جاتی ہے، کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ساتھ لے کر۔

AI illustration of alveoli clusters wrapped in blood capillaries
Alveoli samjho: ہر ایلویولس صرف 0.1 مائیکرومیٹر موٹی نم دیوار کا ہوتا ہے، 20–30 کا جھرمٹ بنتا ہے، اور پورے جوڑے میں تقریباً 480 ملین ایلویولائی گیس کے تبادلے کے لیے بہت بڑی سطح دیتے ہیں۔
10.4 — Mechanism of Breathing (Ventilation) and Control of Breathing۱۰.۴ — سانس لینے کا طریقہ (وینٹی لیشن) اور سانس کا کنٹرول
🏷 Tags: breathing, ventilation, inspiration, inhalation, expiration, exhalation, diaphragm, intercostal muscles, rib cage, thoracic cavity, medulla oblongata, respiratory centre, atmospheric pressure, altitude
ENGLISH

Mechanism of Breathing or Ventilation: The movement of the air in and out of the body is called breathing or ventilation. Our lungs do not draw in air or push it out. Rather, it is done by creating negative and positive pressures in the lungs. This role is played by two sets of muscles, i.e., (i) diaphragm (dome-like large skeletal muscle that separates the thoracic cavity and abdomen) and (ii) the intercostal muscles (present between each pair of ribs).

Inspiration: Taking in of air is called inspiration or inhalation. For this purpose, the diaphragm contracts. It causes the diaphragm to lower and take a more flattened shape. At the same time, the intercostal muscles contract. It raises the ribs and expands the rib cage. These contractions increase the space in the thorax. As a result, lungs expand because of the adherence of the visceral and parietal pleural membranes. The expansion of lungs lowers the air pressure inside them. The pressure in lungs becomes lower than the atmospheric pressure and the air enters the lungs.

Expiration: Moving the air out of lungs is called expiration or exhalation. Expansion of the thorax and lungs during inspiration places these structures under elastic tension. This elastic tension is relieved by the relaxation of the intercostal muscles and diaphragm. When the diaphragm relaxes, it assumes its dome-like shape. Similarly, when intercostal muscles relax, the ribs lower and rib cage moves inward. These movements decrease the space in thorax and allow the lungs to recoil. So, the pressure inside lungs becomes more than the atmospheric pressure and the air moves out of the lungs.

📌 Note — altitude: Atmospheric pressure is lower at high altitudes. It means a greater increase in thorax is required to make the pressure in lungs lower than the atmospheric pressure. That is why it is harder to breathe at high altitudes. The body adapts mechanisms to improve oxygen uptake under these conditions, which is why athletes often undertake high altitude training prior to competitions.

📌 Note — birds: Birds have lungs as well as air sacs in their body. Air flows in one direction. It flows from outside to posterior air sacs. For here, the air goes to the lungs, then to anterior air sacs, and then outside. The flow of air is in the opposite direction from blood flow. So, gas exchange takes place much more efficiently. This type of breathing enables birds to obtain the required oxygen, even at high altitudes where oxygen concentration is low.

Control of Breathing: Each breath is initiated by neurons in a respiratory centre located in the medulla oblongata, i.e., a part of the brain stem. These neurons send impulses to the diaphragm and intercostal muscles, stimulating them to contract, causing inspiration. When these neurons stop producing impulses, the diaphragm and intercostal muscles relax and expiration occurs.

اردو

سانس لینے یا وینٹی لیشن کا طریقہ: ہوا کا جسم میں اور جسم سے باہر حرکت کرنا سانس لینا یا وینٹی لیشن کہلاتا ہے۔ ہمارے پھیپھڑے خود ہوا اندر نہیں کھینچتے یا باہر نہیں دھکیلتے۔ بلکہ یہ پھیپھڑوں میں منفی اور مثبت دباؤ پیدا کر کے کیا جاتا ہے۔ یہ کردار عضلات کے دو سیٹ ادا کرتے ہیں، یعنی (۱) ڈایافرام (گنبد نما بڑا ڈھانچے دار عضلہ جو سینے کی گہا اور پیٹ کو الگ کرتا ہے) اور (۲) انٹرکوسٹل عضلات (ہر جوڑی پسلیوں کے درمیان موجود)۔

سانس اندر لینا (Inspiration): ہوا اندر لینا انسپائریشن یا انہیلیشن کہلاتا ہے۔ اس مقصد کے لیے ڈایافرام سکڑتا ہے۔ اس سے ڈایافرام نیچے ہو کر زیادہ چپٹی شکل لے لیتا ہے۔ اسی وقت انٹرکوسٹل عضلات سکڑتے ہیں۔ یہ پسلیوں کو اوپر اٹھاتا ہے اور پسلیوں کے پنجرے کو پھیلاتا ہے۔ یہ سکڑاؤ سینے میں جگہ بڑھاتے ہیں۔ نتیجے میں پھیپھڑے وسرل اور پیرائٹل پلورل جھلیوں کے چپکنے کی وجہ سے پھیلتے ہیں۔ پھیپھڑوں کا پھیلنا ان کے اندر ہوا کا دباؤ کم کر دیتا ہے۔ پھیپھڑوں میں دباؤ ماحولیاتی دباؤ سے کم ہو جاتا ہے اور ہوا پھیپھڑوں میں داخل ہوتی ہے۔

سانس باہر نکالنا (Expiration): پھیپھڑوں سے ہوا باہر نکالنا ایکسپائریشن یا ایکسہیلیشن کہلاتا ہے۔ انسپائریشن کے دوران سینے اور پھیپھڑوں کا پھیلنا ان ساختوں کو لچکدار تناؤ میں رکھتا ہے۔ یہ لچکدار تناؤ انٹرکوسٹل عضلات اور ڈایافرام کے ڈھیلے ہونے سے ختم ہوتا ہے۔ جب ڈایافرام ڈھیلا ہوتا ہے تو وہ اپنی گنبد نما شکل لے لیتا ہے۔ اسی طرح جب انٹرکوسٹل عضلات ڈھیلے ہوتے ہیں تو پسلیاں نیچے ہوتی ہیں اور پسلیوں کا پنجرہ اندر کی طرف حرکت کرتا ہے۔ یہ حرکتیں سینے میں جگہ کم کرتی ہیں اور پھیپھڑوں کو سکڑنے دیتی ہیں۔ اس لیے پھیپھڑوں کے اندر دباؤ ماحولیاتی دباؤ سے زیادہ ہو جاتا ہے اور ہوا پھیپھڑوں سے باہر نکلتی ہے۔

📌 نوٹ — بلندی: اونچی جگہوں پر ماحولیاتی دباؤ کم ہوتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ پھیپھڑوں میں دباؤ ماحولیاتی دباؤ سے کم کرنے کے لیے سینے میں زیادہ اضافہ درکار ہے۔ اسی لیے اونچی جگہوں پر سانس لینا مشکل ہوتا ہے۔ جسم ان حالات میں آکسیجن کے حصول کو بہتر بنانے کے لیے طریقے اپناتا ہے، اسی لیے کھلاڑی اکثر مقابلوں سے پہلے اونچی جگہ کی تربیت کرتے ہیں۔

📌 نوٹ — پرندے: پرندوں کے جسم میں پھیپھڑے اور ہوا کی تھیلیاں بھی ہوتی ہیں۔ ہوا ایک سمت میں بہتی ہے۔ یہ باہر سے پچھلی ہوا کی تھیلیوں تک جاتی ہے۔ یہاں سے ہوا پھیپھڑوں تک جاتی ہے، پھر اگلی ہوا کی تھیلیوں تک، اور پھر باہر۔ ہوا کا بہاؤ خون کے بہاؤ سے مخالف سمت میں ہے۔ اس لیے گیس کا تبادلہ بہت زیادہ مؤثر طریقے سے ہوتا ہے۔ سانس لینے کی یہ قسم پرندوں کو مطلوبہ آکسیجن حاصل کرنے دیتی ہے، حتیٰ کہ اونچی جگہوں پر بھی جہاں آکسیجن کی مقدار کم ہوتی ہے۔

سانس کا کنٹرول: ہر سانس میڈولا آبلانگیٹا، یعنی دماغی تنے کا ایک حصہ، میں واقع تنفسی مرکز کے نیوران سے شروع ہوتی ہے۔ یہ نیوران ڈایافرام اور انٹرکوسٹل عضلات کو سگنل بھیجتے ہیں، انہیں سکڑنے کی تحریک دیتے ہیں، جس سے انسپائریشن ہوتا ہے۔ جب یہ نیوران سگنل پیدا کرنا بند کر دیتے ہیں تو ڈایافرام اور انٹرکوسٹل عضلات ڈھیلے ہو جاتے ہیں اور ایکسپائریشن ہوتا ہے۔

AI illustration of chest with flattened diaphragm and air flowing into lungs
Breathing samjho: سانس اندر لیتے وقت ڈایافرام سکڑ کر چپٹا ہو جاتا ہے اور پسلیاں اوپر اٹھتی ہیں — سینہ پھیلتا ہے، پھیپھڑوں میں دباؤ گرتا ہے اور ہوا اندر آتی ہے؛ ڈھیلے ہونے پر سب الٹ ہو جاتا ہے اور ہوا باہر نکلتی ہے۔
10.5 — Transport of Oxygen and Factors Affecting It۱۰.۵ — آکسیجن کی نقل و حمل اور اس پر اثر انداز ہونے والے عوامل
🏷 Tags: transport of gases, oxygen transport, partial pressure, oxyhaemoglobin, deoxyhaemoglobin, haemoglobin, Bohr effect, oxygen reserve, exercise
ENGLISH

10.2- Transport of Gases: The process known as gas transport is an essential component of respiration. Oxygen is transported from lungs to all tissues and, at the same time, carbon dioxide is transported from tissue to the lungs. The following is a brief description of the mechanisms by which gases are transported in the human body.

Transport of Oxygen: The partial pressure of oxygen in alveoli allows it to diffuse through alveoli into pulmonary capillaries. Inside the blood, a small amount of oxygen dissolves in the blood plasma. Blood plasma can dissolve a maximum of only about 3 mL O2 per litre. Yet whole blood carries almost 200 mL O2 per litre! The reason is that most of the oxygen is not dissolved in blood plasma but is bound to molecules of haemoglobin inside the RBCs.

📌 Note: Oxyhaemoglobin is bright red while deoxyhaemoglobin is dark red. But deoxyhaemoglobin imparts a bluish tinge to tissues. Because of these colour changes, vessels that carry oxygenated blood are always shown with a red colour, and vessels that carry oxygen-depleted blood are indicated with a blue colour.

The partial pressure of oxygen in alveoli (at sea level) is approximately 105 mm Hg, which is less than the partial pressure of oxygen in the atmosphere. So, about 97% of the haemoglobin within RBCs combines with oxygen and becomes oxyhaemoglobin. This molecule has a bright red, tomato juice colour. As the blood travels through the blood capillaries, some of the oxyhaemoglobin releases oxygen and becomes a dark red coloured deoxyhaemoglobin. Consequently, when blood leaves the tissue in the veins, it has a low partial pressure of oxygen (40 mm Hg). Here, 75% of haemoglobin is saturated in the form of oxyhaemoglobin. It means that 22% (97% minus 75%) of the oxyhaemoglobin has released its oxygen to the tissues, leaving 78% oxyhaemoglobin in the blood as a reserve. This large reserve of oxygen enables the blood to fulfil the body's oxygen needs during exercise as well as at rest.

Factors affecting Oxygen Transport: During exercise, the muscles use more oxygen from the capillary blood. It decreases the venous blood partial pressure of oxygen to 20 mm Hg. In this case, the percent saturation of haemoglobin drops from 75% to 35%. Because arterial blood still contains 97% oxyhaemoglobin, the amount of oxygen unloaded is now 62% (97% minus 35%), instead of the 22% at rest.

The CO2 produced by tissues lowers the pH of blood. This lowered pH reduces haemoglobin's affinity for oxygen and thus causes it to release oxygen more readily. The effect of pH on haemoglobin's affinity for oxygen is known as the Bohr effect. Increasing temperature has a similar effect on haemoglobin's affinity for oxygen. During exercise, skeletal muscles produce more heat, haemoglobin unloads a higher percentage of the oxygen.

📌 Note: The oxygen reserve also ensures that the blood contains enough oxygen to maintain life for four to five minutes if breathing is interrupted or if the heart stops pumping.

اردو

۱۰.۲۔ گیسوں کی نقل و حمل: گیس کی نقل و حمل کے نام سے جانا جانے والا عمل تنفس کا ایک ضروری حصہ ہے۔ آکسیجن پھیپھڑوں سے تمام بافتوں تک پہنچائی جاتی ہے اور اسی وقت کاربن ڈائی آکسائیڈ بافتوں سے پھیپھڑوں تک پہنچائی جاتی ہے۔ درج ذیل انسانی جسم میں گیسوں کی نقل و حمل کے طریقوں کی مختصر وضاحت ہے۔

آکسیجن کی نقل و حمل: ایلویولائی میں آکسیجن کا جزوی دباؤ اسے ایلویولائی سے پلمونری باریک نالیوں میں پھیلنے دیتا ہے۔ خون کے اندر تھوڑی مقدار میں آکسیجن خون کے پلازما میں حل ہوتی ہے۔ خون کا پلازما زیادہ سے زیادہ صرف تقریباً 3 ملی لیٹر O2 فی لیٹر حل کر سکتا ہے۔ پھر بھی پورا خون تقریباً 200 ملی لیٹر O2 فی لیٹر لے جاتا ہے! وجہ یہ ہے کہ زیادہ تر آکسیجن خون کے پلازما میں حل نہیں ہوتی بلکہ RBCs کے اندر ہیموگلوبن کے مالیکیول سے جڑی ہوتی ہے۔

📌 نوٹ: آکسی ہیموگلوبن چمکدار سرخ ہوتا ہے جبکہ ڈی آکسی ہیموگلوبن گہرا سرخ ہوتا ہے۔ لیکن ڈی آکسی ہیموگلوبن بافتوں کو نیلی جھلک دیتا ہے۔ ان رنگ کی تبدیلیوں کی وجہ سے آکسیجن والا خون لے جانے والی نالیاں ہمیشہ سرخ رنگ سے دکھائی جاتی ہیں، اور آکسیجن سے محروم خون لے جانے والی نالیاں نیلے رنگ سے ظاہر کی جاتی ہیں۔

ایلویولائی میں آکسیجن کا جزوی دباؤ (سمندر کی سطح پر) تقریباً 105 ملی میٹر Hg ہے، جو ماحول میں آکسیجن کے جزوی دباؤ سے کم ہے۔ اس لیے RBCs کے اندر تقریباً 97% ہیموگلوبن آکسیجن سے مل کر آکسی ہیموگلوبن بن جاتا ہے۔ اس مالیکیول کا چمکدار سرخ، ٹماٹر کے رس جیسا رنگ ہوتا ہے۔ جب خون باریک نالیوں سے گزرتا ہے تو کچھ آکسی ہیموگلوبن آکسیجن چھوڑتا ہے اور گہرے سرخ رنگ کا ڈی آکسی ہیموگلوبن بن جاتا ہے۔ نتیجے میں جب خون بافتوں سے رگوں میں نکلتا ہے تو اس میں آکسیجن کا جزوی دباؤ کم (40 ملی میٹر Hg) ہوتا ہے۔ یہاں 75% ہیموگلوبن آکسی ہیموگلوبن کی صورت میں سیر ہوتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ 22% (97% منفی 75%) آکسی ہیموگلوبن نے اپنی آکسیجن بافتوں کو دے دی ہے، جس سے خون میں 78% آکسی ہیموگلوبن بطور ذخیرہ رہ جاتا ہے۔ آکسیجن کا یہ بڑا ذخیرہ خون کو ورزش کے دوران بھی اور آرام کے وقت بھی جسم کی آکسیجن کی ضروریات پوری کرنے دیتا ہے۔

آکسیجن کی نقل و حمل پر اثر انداز ہونے والے عوامل: ورزش کے دوران عضلات باریک نالیوں کے خون سے زیادہ آکسیجن استعمال کرتے ہیں۔ یہ رگوں کے خون میں آکسیجن کا جزوی دباؤ 20 ملی میٹر Hg تک کم کر دیتا ہے۔ اس صورت میں ہیموگلوبن کی سیر ہونے کی فیصد 75% سے 35% تک گر جاتی ہے۔ چونکہ شریانی خون میں اب بھی 97% آکسی ہیموگلوبن ہوتا ہے، اس لیے اتاری گئی آکسیجن کی مقدار اب 62% (97% منفی 35%) ہو جاتی ہے، بجائے آرام کے وقت 22% کے۔

بافتوں سے پیدا ہونے والی CO2 خون کا pH کم کر دیتی ہے۔ یہ کم pH ہیموگلوبن کی آکسیجن سے وابستگی کم کر دیتا ہے اور اس طرح اسے آکسیجن زیادہ آسانی سے چھوڑنے پر مجبور کرتا ہے۔ ہیموگلوبن کی آکسیجن سے وابستگی پر pH کے اثر کو بوہر اثر (Bohr effect) کہتے ہیں۔ درجہ حرارت بڑھنے کا ہیموگلوبن کی آکسیجن سے وابستگی پر اسی طرح کا اثر ہوتا ہے۔ ورزش کے دوران ڈھانچے دار عضلات زیادہ حرارت پیدا کرتے ہیں، ہیموگلوبن آکسیجن کی زیادہ فیصد اتارتا ہے۔

📌 نوٹ: آکسیجن کا ذخیرہ یہ بھی یقینی بناتا ہے کہ خون میں اتنی آکسیجن ہو کہ اگر سانس رک جائے یا دل پمپ کرنا بند کر دے تو چار سے پانچ منٹ تک زندگی برقرار رہے۔

OXYGEN TRANSPORT — THE NUMBERSPlasma alone: only ~3 mL O2 / litreWhole blood: ~200 mL O2 / litre (bound to haemoglobin in RBCs)Alveoli PO2 ≈ 105 mm Hg → 97% haemoglobin = oxyhaemoglobinVeins leaving tissues: PO2 40 mm Hg, 75% still oxyhaemoglobinAt rest 22% unloaded • In exercise 62% unloaded (down to 35%)Bohr effect: lower pH (more CO2) → haemoglobin releases O2 more readilyHigher temperature has the same effect
Oxygen transport samjho: پلازما میں صرف 3 ملی لیٹر آکسیجن حل ہوتی ہے، مگر ہیموگلوبن کے ساتھ خون 200 ملی لیٹر لے جاتا ہے — اور آرام میں صرف 22% اترتی ہے، باقی ذخیرہ ورزش کے لیے بچتا ہے۔
10.6 — Transport of Carbon Dioxide and Carbon Monoxide Poisoning۱۰.۶ — کاربن ڈائی آکسائیڈ کی نقل و حمل اور کاربن مونو آکسائیڈ کا زہر
🏷 Tags: carbon dioxide transport, bicarbonate ions, carbonic anhydrase, carbonic acid, chloride shift, Hamburger phenomenon, carboxyhaemoglobin, dissolved CO2, carbon monoxide poisoning, hypoxia
ENGLISH

Transport of Carbon dioxide: Blood capillaries deliver oxygen to the tissues and remove carbon dioxide from tissues. The partial pressure of CO2 is higher in tissues than in blood. It causes the carbon dioxide to enter from tissues into blood. While, the process reverses in lungs where the partial pressure of CO2 is lower in alveoli than in blood. Blood transports carbon dioxide from tissues to lungs in three ways.

1- As bicarbonate ions: Approximately 72% of carbon dioxide is carried in the blood as bicarbonate ions. CO2 enters the RBCs and combines with water to form carbonic acid (H2CO3) in the presence of the enzyme carbonic anhydrase. Carbonic acid (H2CO3) dissociates to form hydrogen ions (H+) and bicarbonate ions (HCO3−). The hydrogen ion readily associates with oxyhaemoglobin and oxygen of oxyhaemoglobin is released to the tissue. While the bicarbonate ions (HCO3−) move out from RBCs into plasma. The movement of bicarbonate ions (HCO3−) is facilitated by a transporter that exchanges one chloride ion (Cl−) for a bicarbonate ion (this is called the "chloride shift" or "Hamburger phenomenon").

📌 Note: The formation of carbonic acid is important in maintaining the acid-base balance of the blood, because bicarbonate serves as the major buffer of the blood plasma.

2- As Carboxyhaemoglobin: About 20% of CO2 is carried as carboxyhaemoglobin. When partial pressure of CO2 is higher in blood than tissues, CO2 combines with the globin chains of haemoglobin and forms carboxyhaemoglobin.

📌 Note: CO2 binds to the protein portion of haemoglobin while O2 binds to the haem irons. So, both do not compete for attachment to haemoglobin.

3- As dissolved CO2 in Plasma: When CO2 enters blood, a little amount dissolves in the water of blood plasma. About 8% of CO2 is carried this way.

The blood carries CO2 in these three forms to the lungs. The lower PCO2 of the air inside the alveoli causes the conversion of H2CO3 into H2O and CO2. The CO2 diffuses out of blood into the alveoli, so that it can leave the body in the next exhalation.

📌 Note — Carbon Monoxide Poisoning: Incomplete combustion of fuels such as wood, gasoline, propane, or natural gas produces CO gas. If gas heaters are left burning overnight in closed environments, CO accumulates in the room. It enters the body through inhalation and binds to haemoglobin with a much higher affinity than oxygen. This binding reduces the amount of haemoglobin available to transport oxygen to the body's tissues, leading to tissue hypoxia (oxygen deprivation). It leads to CO poisoning. Symptoms of CO poisoning may include headache, dizziness, weakness, nausea, confusion, shortness of breath, chest pain, and loss of consciousness. In severe cases, it can cause permanent brain damage, and even death.

اردو

کاربن ڈائی آکسائیڈ کی نقل و حمل: خون کی باریک نالیاں بافتوں کو آکسیجن پہنچاتی ہیں اور بافتوں سے کاربن ڈائی آکسائیڈ نکالتی ہیں۔ بافتوں میں CO2 کا جزوی دباؤ خون سے زیادہ ہوتا ہے۔ یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو بافتوں سے خون میں داخل ہونے پر مجبور کرتا ہے۔ جبکہ پھیپھڑوں میں عمل الٹ جاتا ہے جہاں ایلویولائی میں CO2 کا جزوی دباؤ خون سے کم ہوتا ہے۔ خون کاربن ڈائی آکسائیڈ کو بافتوں سے پھیپھڑوں تک تین طریقوں سے لے جاتا ہے۔

۱۔ بائی کاربونیٹ آئن کے طور پر: تقریباً 72% کاربن ڈائی آکسائیڈ خون میں بائی کاربونیٹ آئن کے طور پر لے جائی جاتی ہے۔ CO2 RBCs میں داخل ہو کر پانی سے مل کر انزائم کاربونک اینہائیڈریز کی موجودگی میں کاربونک ایسڈ (H2CO3) بناتی ہے۔ کاربونک ایسڈ (H2CO3) ٹوٹ کر ہائیڈروجن آئن (H+) اور بائی کاربونیٹ آئن (HCO3−) بناتا ہے۔ ہائیڈروجن آئن آسانی سے آکسی ہیموگلوبن سے جڑ جاتا ہے اور آکسی ہیموگلوبن کی آکسیجن بافت کو دے دی جاتی ہے۔ جبکہ بائی کاربونیٹ آئن (HCO3−) RBCs سے نکل کر پلازما میں جاتے ہیں۔ بائی کاربونیٹ آئن کی حرکت ایک ٹرانسپورٹر سے ممکن ہوتی ہے جو ایک کلورائیڈ آئن (Cl−) کے بدلے ایک بائی کاربونیٹ آئن لیتا ہے (اسے "کلورائیڈ شفٹ" یا "ہیمبرگر فینومینن" کہتے ہیں)۔

📌 نوٹ: کاربونک ایسڈ کا بننا خون کے تیزاب-اساس توازن کو برقرار رکھنے میں اہم ہے، کیونکہ بائی کاربونیٹ خون کے پلازما کا بڑا بفر ہے۔

۲۔ کاربوکسی ہیموگلوبن کے طور پر: تقریباً 20% CO2 کاربوکسی ہیموگلوبن کے طور پر لے جائی جاتی ہے۔ جب خون میں CO2 کا جزوی دباؤ بافتوں سے زیادہ ہوتا ہے تو CO2 ہیموگلوبن کی گلوبن زنجیروں سے مل کر کاربوکسی ہیموگلوبن بناتی ہے۔

📌 نوٹ: CO2 ہیموگلوبن کے پروٹین حصے سے جڑتی ہے جبکہ O2 ہیم آئرن سے جڑتی ہے۔ اس لیے دونوں ہیموگلوبن سے جڑنے کے لیے مقابلہ نہیں کرتیں۔

۳۔ پلازما میں حل شدہ CO2 کے طور پر: جب CO2 خون میں داخل ہوتی ہے تو تھوڑی مقدار خون کے پلازما کے پانی میں حل ہو جاتی ہے۔ تقریباً 8% CO2 اس طرح لے جائی جاتی ہے۔

خون CO2 کو ان تین صورتوں میں پھیپھڑوں تک لے جاتا ہے۔ ایلویولائی کے اندر ہوا کا کم PCO2 H2CO3 کو H2O اور CO2 میں تبدیل کر دیتا ہے۔ CO2 خون سے نکل کر ایلویولائی میں پھیلتی ہے، تاکہ وہ اگلی سانس چھوڑنے پر جسم سے نکل سکے۔

📌 نوٹ — کاربن مونو آکسائیڈ کا زہر: لکڑی، پٹرول، پروپین یا قدرتی گیس جیسے ایندھن کے نامکمل جلنے سے CO گیس بنتی ہے۔ اگر گیس ہیٹر بند ماحول میں رات بھر جلتے رہیں تو کمرے میں CO جمع ہو جاتی ہے۔ یہ سانس کے ذریعے جسم میں داخل ہوتی ہے اور آکسیجن سے کہیں زیادہ وابستگی سے ہیموگلوبن سے جڑ جاتی ہے۔ یہ جڑنا جسم کی بافتوں کو آکسیجن پہنچانے کے لیے دستیاب ہیموگلوبن کی مقدار کم کر دیتا ہے، جس سے بافتوں میں آکسیجن کی کمی (ہائپوکسیا) ہوتی ہے۔ یہ CO کے زہر کا باعث بنتا ہے۔ CO کے زہر کی علامات میں سر درد، چکر، کمزوری، متلی، الجھن، سانس کی کمی، سینے کا درد اور ہوش کھونا شامل ہو سکتے ہیں۔ شدید صورتوں میں یہ دماغ کو مستقل نقصان پہنچا سکتا ہے، اور حتیٰ کہ موت بھی ہو سکتی ہے۔

CO2 TRAVELS IN THREE FORMS1. As bicarbonate ions — ~72% (the main route)CO2 + H2O → (carbonic anhydrase) → H2CO3 → H+ + HCO3−HCO3− leaves RBC, Cl− enters (chloride shift)2. As carboxyhaemoglobin — ~20% (bound to globin chains)3. Dissolved in plasma — ~8%In lungs the process reverses: H2CO3 → H2O + CO2 → exhaledCO is different: it binds haemoglobin far tighter than O2 → poisoning
CO2 transport samjho: زیادہ تر CO2 بائی کاربونیٹ بن کر سفر کرتی ہے، کچھ ہیموگلوبن کی گلوبن زنجیروں سے جڑتی ہے، تھوڑی پلازما میں حل ہوتی ہے — اور پھیپھڑوں میں سب الٹ کر CO2 سانس سے باہر نکلتی ہے۔
10.7 — Respiratory Pigments: Haemoglobin and Myoglobin۱۰.۷ — تنفسی رنگدار مادے: ہیموگلوبن اور مایوگلوبن
🏷 Tags: respiratory pigments, haemoglobin, myoglobin, haem group, porphyrin ring, globin chains, alpha chains, beta chains, oxygen storage
ENGLISH

10.3- Respiratory Pigments: Respiratory pigments are special proteins in blood or tissues and are involved in transporting oxygen throughout the body. They also serve for other purposes, e.g., O2 storage, CO2 transport, and transport of substances other than respiratory gases. The two well-known respiratory pigments are haemoglobin and myoglobin.

Haemoglobin: Haemoglobin is a protein present in RBCs. A haemoglobin molecule is composed of four globin (globular) polypeptide chains (two α chains and two β chains) and four haem groups. There are 141 and 146 amino acids in the α and β chains, respectively. Each polypeptide chain is folded in such a way that it contains a pocket where the haem group binds. So, each chain is associated with a haem group. A haem group consists of an iron ion held in a porphyrin ring. The iron ion is attached with four nitrogen atoms of the polypeptide chain. Under higher partial pressure of oxygen, the iron ion attaches a molecule of O2. In this way, one haemoglobin molecule can carry up to four O2 molecules.

📌 Note: The four polypeptide chains of haemoglobin are bound to each other by salt bridges, hydrogen bonds, and hydrophobic effect.

Myoglobin: Myoglobin is the oxygen-binding protein in skeletal and cardiac muscle cells of vertebrates. It gives a distinct red or dark gray colour to muscles. It is a monomer, composing of a single polypeptide chain (made of 153 amino acids) and contains a single haem group. Therefore, it is capable of binding with a single O2 molecule. The binding affinity of myoglobin is high as compared to that of haemoglobin. As a result, myoglobin serves as the oxygen-storing protein in muscles. It releases oxygen when the partial pressure of oxygen is below 20 mm Hg. In this way, myoglobin provides oxygen to the muscles when they need.

Table 10.1: Differences between Haemoglobin and Myoglobin

  • Chains: Haemoglobin — four polypeptide chains; Myoglobin — one polypeptide chain.
  • Haem groups: Haemoglobin — four; Myoglobin — one.
  • Found in: Haemoglobin — blood (RBCs); Myoglobin — skeletal and cardiac muscles.
  • O2 carried: Haemoglobin — four O2 molecules; Myoglobin — one O2 molecule.
  • Role: Haemoglobin — transports oxygen; Myoglobin — stores oxygen.
  • Affinity: Haemoglobin — less affinity with oxygen; Myoglobin — more affinity with oxygen.
  • Releases O2 at: Haemoglobin — PO2 60 mm Hg; Myoglobin — PO2 20 mm Hg.
اردو

۱۰.۳۔ تنفسی رنگدار مادے: تنفسی رنگدار مادے خون یا بافتوں میں خاص پروٹین ہوتے ہیں اور پورے جسم میں آکسیجن پہنچانے میں شامل ہوتے ہیں۔ وہ دیگر مقاصد کے لیے بھی کام کرتے ہیں، مثلاً O2 کا ذخیرہ، CO2 کی نقل و حمل، اور تنفسی گیسوں کے علاوہ مادوں کی نقل و حمل۔ دو مشہور تنفسی رنگدار مادے ہیموگلوبن اور مایوگلوبن ہیں۔

ہیموگلوبن: ہیموگلوبن RBCs میں موجود ایک پروٹین ہے۔ ایک ہیموگلوبن مالیکیول چار گلوبن (کروی) پولی پیپٹائڈ زنجیروں (دو α زنجیریں اور دو β زنجیریں) اور چار ہیم گروپوں سے بنا ہے۔ α اور β زنجیروں میں بالترتیب 141 اور 146 امینو ایسڈز ہوتے ہیں۔ ہر پولی پیپٹائڈ زنجیر اس طرح مڑی ہوتی ہے کہ اس میں ایک جیب ہوتی ہے جہاں ہیم گروپ جڑتا ہے۔ اس لیے ہر زنجیر ایک ہیم گروپ سے وابستہ ہے۔ ایک ہیم گروپ پورفائرن رنگ میں رکھے ہوئے آئرن آئن پر مشتمل ہے۔ آئرن آئن پولی پیپٹائڈ زنجیر کے چار نائٹروجن ایٹموں سے جڑا ہوتا ہے۔ آکسیجن کے زیادہ جزوی دباؤ میں آئرن آئن O2 کا ایک مالیکیول جوڑتا ہے۔ اس طرح ایک ہیموگلوبن مالیکیول چار O2 مالیکیول تک لے جا سکتا ہے۔

📌 نوٹ: ہیموگلوبن کی چار پولی پیپٹائڈ زنجیریں نمک کے پلوں، ہائیڈروجن بانڈز اور ہائیڈروفوبک اثر سے ایک دوسرے سے جڑی ہوتی ہیں۔

مایوگلوبن: مایوگلوبن فقاری جانوروں کے ڈھانچے دار اور قلبی عضلاتی خلیوں میں آکسیجن سے جڑنے والا پروٹین ہے۔ یہ عضلات کو نمایاں سرخ یا گہرا سرمئی رنگ دیتا ہے۔ یہ ایک مونومر ہے، جو ایک پولی پیپٹائڈ زنجیر (153 امینو ایسڈز سے بنی) پر مشتمل ہے اور اس میں ایک ہیم گروپ ہوتا ہے۔ اس لیے یہ ایک O2 مالیکیول سے جڑنے کے قابل ہے۔ مایوگلوبن کی جڑنے کی وابستگی ہیموگلوبن کے مقابلے میں زیادہ ہے۔ نتیجے میں مایوگلوبن عضلات میں آکسیجن ذخیرہ کرنے والا پروٹین ہے۔ یہ آکسیجن اس وقت چھوڑتا ہے جب آکسیجن کا جزوی دباؤ 20 ملی میٹر Hg سے کم ہو۔ اس طرح مایوگلوبن عضلات کو آکسیجن دیتا ہے جب انہیں ضرورت ہو۔

جدول ۱۰.۱: ہیموگلوبن اور مایوگلوبن میں فرق

  • زنجیریں: ہیموگلوبن — چار پولی پیپٹائڈ زنجیریں؛ مایوگلوبن — ایک پولی پیپٹائڈ زنجیر۔
  • ہیم گروپ: ہیموگلوبن — چار؛ مایوگلوبن — ایک۔
  • پایا جاتا ہے: ہیموگلوبن — خون (RBCs) میں؛ مایوگلوبن — ڈھانچے دار اور قلبی عضلات میں۔
  • O2 لے جاتا ہے: ہیموگلوبن — چار O2 مالیکیول؛ مایوگلوبن — ایک O2 مالیکیول۔
  • کردار: ہیموگلوبن — آکسیجن پہنچاتا ہے؛ مایوگلوبن — آکسیجن ذخیرہ کرتا ہے۔
  • وابستگی: ہیموگلوبن — آکسیجن سے کم وابستگی؛ مایوگلوبن — آکسیجن سے زیادہ وابستگی۔
  • O2 چھوڑتا ہے جب: ہیموگلوبن — PO2 60 ملی میٹر Hg؛ مایوگلوبن — PO2 20 ملی میٹر Hg۔
HAEMOGLOBINMYOGLOBIN4 globin chains (2α + 2β)4 haem groups, 4 Fe ionsCarries up to 4 O2 moleculesIn RBCs • TRANSPORTS O2Lower affinity • releases at PO2 601 polypeptide chain (153 aa)1 haem group, 1 Fe ionBinds a single O2 moleculeIn muscle cells • STORES O2Higher affinity • releases below PO2 20Haem = iron ion in a porphyrin ring; O2 binds the iron
Pigments samjho: ہیموگلوبن چار زنجیروں والا ٹرانسپورٹر ہے جو چار آکسیجن لے جاتا ہے، مایوگلوبن ایک زنجیر والا ذخیرہ ہے جو ایک آکسیجن مضبوطی سے پکڑ کر ضرورت پر چھوڑتا ہے۔
10.8 — Upper Respiratory Tract Infections: Sinusitis and Otitis Media۱۰.۸ — اوپری تنفسی نالی کے انفیکشن: سائنوسائٹس اور اوٹائٹس میڈیا
🏷 Tags: respiratory disorders, upper respiratory tract infections, URTIs, sinusitis, sinuses, otitis media, Eustachian tube, nebulization, antibiotics
ENGLISH

10.4- Respiratory Disorders: A range of disorders can affect the respiratory system and interfere with respiration. These respiratory disorders can range from mild and self-limiting conditions such as the common cold to more severe diseases such as sinusitis, otitis media, pneumonia, pulmonary tuberculosis, emphysema and COPD.

Upper Respiratory Tract Infections: Upper Respiratory-tract Infections (URTIs) affect the nose, throat, sinuses, and larynx and can be easily transmitted from person to person through respiratory droplets.

1. Sinusitis: It is the inflammation of the lining of the sinuses (four paired air-filled spaces that surround the nasal cavity, i.e., under the eyes; above the eyes; between the eyes and behind the eyes). It may be acute (lasts for 7 to 10 days) or chronic (lasts longer than 12 weeks). Most cases of sinusitis are due to viral infections; some may be due to bacterial infections and rare cases may also involve fungal infections.

Symptoms of sinusitis include fever, plugged nose, pus-like nasal discharge, loss of sense of smell, facial pain, a feeling that phlegm is falling from the back of nose into throat, and headache that is sometimes aggravated by bending over.

Treatment: Most cases are caused by viruses and resolve without antibiotics. If it is due to a bacterial infection, antibiotics or sulpha drugs are usually prescribed. Besides it, the physician may also prescribe nebulization which can be useful in reducing inflammation in the sinuses and nose and to accelerate recovery. For chronic or recurring sinusitis, treatment may include nasal surgery in which the pathogens and mucous are removed.

2. Otitis media: It is the inflammation of the middle ear. Otitis may be acute (rapid onset) or chronic (lasts more than six weeks). The common cause of otitis media is accumulation of fluid in the Eustachian tube, which cannot be drained from the middle ear. When this fluid is not drained, it allows the growth of bacteria and viruses in the middle ear that lead to otitis media.

Symptoms of otitis media include severe ear pain, pulling at one or both ears, fever, fluid draining from ear(s), loss of balance, and hearing difficulties.

Treatments include oral and topical pain killers and antibiotics (if caused by bacterial infection).

اردو

۱۰.۴۔ تنفسی بیماریاں: کئی بیماریاں نظام تنفس کو متاثر کر سکتی ہیں اور تنفس میں خلل ڈال سکتی ہیں۔ یہ تنفسی بیماریاں ہلکی اور خود ختم ہونے والی حالتوں جیسے عام نزلہ سے لے کر زیادہ شدید بیماریوں جیسے سائنوسائٹس، اوٹائٹس میڈیا، نمونیا، پلمونری تپ دق، ایمفیسیما اور COPD تک ہو سکتی ہیں۔

اوپری تنفسی نالی کے انفیکشن: اوپری تنفسی نالی کے انفیکشن (URTIs) ناک، گلے، سائنوسز اور حنجرے کو متاثر کرتے ہیں اور تنفسی قطروں کے ذریعے ایک شخص سے دوسرے شخص تک آسانی سے منتقل ہو سکتے ہیں۔

۱۔ سائنوسائٹس: یہ سائنوسز کی اندرونی تہہ کی سوزش ہے (چار جوڑی ہوا سے بھری جگہیں جو ناک کی گہا کو گھیرتی ہیں، یعنی آنکھوں کے نیچے؛ آنکھوں کے اوپر؛ آنکھوں کے درمیان اور آنکھوں کے پیچھے)۔ یہ شدید (7 سے 10 دن رہتی ہے) یا دائمی (12 ہفتوں سے زیادہ رہتی ہے) ہو سکتی ہے۔ سائنوسائٹس کے زیادہ تر کیس وائرل انفیکشن کی وجہ سے ہوتے ہیں؛ کچھ بیکٹیریا کے انفیکشن کی وجہ سے ہو سکتے ہیں اور نایاب کیسوں میں فنگل انفیکشن بھی شامل ہو سکتے ہیں۔

علامات: سائنوسائٹس کی علامات میں بخار، ناک بند ہونا، پیپ جیسا ناک کا اخراج، سونگھنے کی حس کا ختم ہونا، چہرے کا درد، یہ احساس کہ بلغم ناک کے پچھلے حصے سے گلے میں گر رہا ہے، اور سر درد جو کبھی کبھار جھکنے سے بڑھ جاتا ہے، شامل ہیں۔

علاج: زیادہ تر کیس وائرس کی وجہ سے ہوتے ہیں اور اینٹی بائیوٹک کے بغیر ٹھیک ہو جاتے ہیں۔ اگر یہ بیکٹیریا کے انفیکشن کی وجہ سے ہو تو عام طور پر اینٹی بائیوٹک یا سلفا ادویات تجویز کی جاتی ہیں۔ اس کے علاوہ ڈاکٹر نیبولائزیشن بھی تجویز کر سکتا ہے جو سائنوسز اور ناک میں سوزش کم کرنے اور صحت یابی تیز کرنے میں مفید ہو سکتی ہے۔ دائمی یا بار بار ہونے والے سائنوسائٹس کے لیے علاج میں ناک کی سرجری شامل ہو سکتی ہے جس میں جراثیم اور بلغم نکالے جاتے ہیں۔

۲۔ اوٹائٹس میڈیا: یہ درمیانی کان کی سوزش ہے۔ اوٹائٹس شدید (تیزی سے شروع) یا دائمی (چھ ہفتوں سے زیادہ رہتی ہے) ہو سکتی ہے۔ اوٹائٹس میڈیا کی عام وجہ یوسٹیشین ٹیوب میں سیال کا جمع ہونا ہے، جو درمیانی کان سے نکالا نہیں جا سکتا۔ جب یہ سیال نکالا نہیں جاتا تو یہ درمیانی کان میں بیکٹیریا اور وائرس کی نشوونما کی اجازت دیتا ہے جو اوٹائٹس میڈیا کا باعث بنتے ہیں۔

علامات: اوٹائٹس میڈیا کی علامات میں کان کا شدید درد، ایک یا دونوں کانوں کو کھینچنا، بخار، کان(وں) سے سیال نکلنا، توازن کا ختم ہونا، اور سننے میں مشکلات شامل ہیں۔

علاج: میں منہ سے اور مقامی درد کش ادویات اور اینٹی بائیوٹک (اگر بیکٹیریا کے انفیکشن کی وجہ سے ہو) شامل ہیں۔

UPPER TRACT INFECTIONSSINUSITIS — inflamed lining of the 4 paired sinusesAround the nasal cavity: under, above, between, behind the eyesAcute 7–10 days • Chronic > 12 weeks • Mostly viralFever, plugged nose, pus-like discharge, facial pain, headacheOTITIS MEDIA — inflamed middle earFluid trapped in Eustachian tube → bacteria/viruses growEar pain, pulling ears, fever, fluid drainage, hearing difficulty
URTI samjho: سائنوسائٹس ناک کے گرد ہوا کی تھیلیوں کی سوزش ہے اور اوٹائٹس میڈیا درمیانی کان میں پھنسے سیال سے ہوتا ہے — دونوں اوپری نالی کے انفیکشن ہیں جو تنفسی قطروں سے پھیلتے ہیں۔
10.9 — Lower Respiratory Tract Infections: Pneumonia and Pulmonary Tuberculosis۱۰.۹ — نچلی تنفسی نالی کے انفیکشن: نمونیا اور پلمونری تپ دق
🏷 Tags: lower respiratory tract infections, pneumonia, Streptococcus pneumoniae, pulmonary tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis, respiratory failure, lung abscess, bronchitis
ENGLISH

Lower Respiratory Tract Infections: Lower Respiratory-tract Infections include pneumonia, pulmonary tuberculosis, lung abscess and bronchitis.

📌 Note: Pneumonia killed more than 808,000 children under the age of 5 in 2017, accounting for 15% of all deaths of children under 5 years.

1. Pneumonia: Pneumonia is a form of acute respiratory infection. It can cause mild to life-threatening illness. In pneumonia, the alveoli of one or both lungs are inflamed and are filled with pus and fluid. It makes breathing painful and limits oxygen intake. Pneumonia is most commonly caused by viruses or bacteria. It is the single largest infectious cause of death in children worldwide.

A variety of organisms, primarily bacteria (particularly Streptococcus pneumoniae) or viruses (e.g., human rhinovirus) and less commonly fungi, can cause pneumonia.

Symptoms: Its symptoms include cough with phlegm, shortness of breath, chest pain, fever, blueness of skin, loss of appetite, high heart rate, and fatigue.

Treatment: Specific antibiotics are used to treat bacterial pneumonia. Analgesics are also used to reduce fever and pain. Vaccination prevents against certain bacterial and viral pneumonias both in children and adults.

2. Pulmonary Tuberculosis: Tuberculosis (TB) is a chronic infection caused by bacteria Mycobacterium tuberculosis. It can affect many parts of the body but it generally affects the lungs. The tuberculosis of the lungs is called pulmonary tuberculosis. It is highly contagious and spreads through cough or sneezes. The bacteria enter the lungs, multiply and cause inflammation and damage to the lung tissue, including the alveoli. The damage to the alveoli can lead to the formation of small cavities or holes in the lung tissue, which can make it difficult for the lungs to function properly. In advanced stages, the alveoli are so damaged that the lungs may become unable to supply the body with enough oxygen. This can lead to a condition called respiratory failure, which is a medical emergency.

Symptoms: Major symptoms of pulmonary tuberculosis are cough with blood, intermittent fever usually in the evening, night sweats, weight loss, anorexia, depression, weakness and dry cough, chest pain due to inflammation of the pleura of the lungs.

Treatment: includes the use of multiple antibiotics over a long period of time (for 9 months) regularly.

اردو

نچلی تنفسی نالی کے انفیکشن: نچلی تنفسی نالی کے انفیکشن میں نمونیا، پلمونری تپ دق، پھیپھڑے کا پھوڑا اور برونکائٹس شامل ہیں۔

📌 نوٹ: 2017 میں نمونیا نے 5 سال سے کم عمر کے 808,000 سے زیادہ بچوں کو ہلاک کیا، جو 5 سال سے کم عمر بچوں کی تمام اموات کا 15% تھا۔

۱۔ نمونیا: نمونیا شدید تنفسی انفیکشن کی ایک شکل ہے۔ یہ ہلکی سے جان لیوا بیماری کا باعث بن سکتا ہے۔ نمونیا میں ایک یا دونوں پھیپھڑوں کے ایلویولائی سوج جاتے ہیں اور پیپ اور سیال سے بھر جاتے ہیں۔ یہ سانس لینا تکلیف دہ بناتا ہے اور آکسیجن کے حصول کو محدود کرتا ہے۔ نمونیا عام طور پر وائرس یا بیکٹیریا کی وجہ سے ہوتا ہے۔ یہ دنیا بھر میں بچوں میں موت کا سب سے بڑا متعدی سبب ہے۔

مختلف جاندار، بنیادی طور پر بیکٹیریا (خاص طور پر اسٹریپٹوکوکس نمونیا) یا وائرس (مثلاً انسانی رائنو وائرس) اور کم عام طور پر فنگس، نمونیا کا باعث بن سکتے ہیں۔

علامات: اس کی علامات میں بلغم والی کھانسی، سانس کی کمی، سینے کا درد، بخار، جلد کا نیلا ہونا، بھوک کا ختم ہونا، دل کی دھڑکن کا تیز ہونا، اور تھکاوٹ شامل ہیں۔

علاج: بیکٹیریا کے نمونیا کے علاج کے لیے مخصوص اینٹی بائیوٹک استعمال کی جاتی ہیں۔ بخار اور درد کم کرنے کے لیے درد کش ادویات بھی استعمال کی جاتی ہیں۔ ویکسینیشن بچوں اور بالغوں دونوں میں بعض بیکٹیریا اور وائرل نمونیا سے بچاتی ہے۔

۲۔ پلمونری تپ دق: تپ دق (TB) بیکٹیریا مائیکوبیکٹیریم ٹیوبرکلوسز کی وجہ سے ہونے والا دائمی انفیکشن ہے۔ یہ جسم کے کئی حصوں کو متاثر کر سکتا ہے لیکن عام طور پر پھیپھڑوں کو متاثر کرتا ہے۔ پھیپھڑوں کی تپ دق کو پلمونری تپ دق کہتے ہیں۔ یہ بہت زیادہ متعدی ہے اور کھانسی یا چھینک سے پھیلتی ہے۔ بیکٹیریا پھیپھڑوں میں داخل ہو کر بڑھتے ہیں اور پھیپھڑوں کی بافت، بشمول ایلویولائی، میں سوزش اور نقصان کا باعث بنتے ہیں۔ ایلویولائی کو نقصان پھیپھڑوں کی بافت میں چھوٹی گہاؤں یا سوراخوں کی تشکیل کا باعث بن سکتا ہے، جس سے پھیپھڑوں کا صحیح کام کرنا مشکل ہو سکتا ہے۔ آخری مراحل میں ایلویولائی اتنے خراب ہو جاتے ہیں کہ پھیپھڑے جسم کو کافی آکسیجن فراہم کرنے کے قابل نہیں رہتے۔ یہ تنفسی ناکامی نامی حالت کا باعث بن سکتا ہے، جو طبی ایمرجنسی ہے۔

علامات: پلمونری تپ دق کی بڑی علامات خون والی کھانسی، وقفے وقفے سے بخار عام طور پر شام کو، رات کے پسینے، وزن کم ہونا، بھوک نہ لگنا، افسردگی، کمزوری اور خشک کھانسی، پھیپھڑوں کے پلورا کی سوزش کی وجہ سے سینے کا درد ہیں۔

علاج: میں لمبے عرصے (9 ماہ تک) باقاعدگی سے کئی اینٹی بائیوٹک کا استعمال شامل ہے۔

PNEUMONIAPULMONARY TBAcute infectionAlveoli inflamed, filledwith pus + fluidBreathing painful, O2 limitedViruses / bacteria / fungiAntibiotics + vaccinationChronic infectionMycobacterium tuberculosisAlveoli damaged → cavitiesHighly contagious (cough/sneeze)Blood cough, night sweats, weight lossMultiple antibiotics for 9 months
Pneumonia vs TB samjho: نمونیا شدید انفیکشن ہے جس میں ایلویولائی پیپ سے بھر جاتے ہیں، جبکہ ٹی بی دائمی ہے جس میں بیکٹیریا ایلویولائی کو نقصان پہنچا کر گہائیں بنا دیتے ہیں — دونوں سانس اور آکسیجن کو متاثر کرتے ہیں۔
10.10 — Disorders of the Lungs: COPD, Chronic Bronchitis and Emphysema۱۰.۱۰ — پھیپھڑوں کی بیماریاں: COPD، دائمی برونکائٹس اور ایمفیسیما
🏷 Tags: lung disorders, COPD, chronic obstructive pulmonary disease, chronic bronchitis, emphysema, alpha-1 antitrypsin, bronchodilators, oxygen therapy, smoking
ENGLISH

Disorders of the Lungs: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is an important disorder of the lungs.

1. Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD): Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a chronic inflammatory disease of lungs. The common causes of COPD are tobacco smoking, long term exposure to harmful pollutants and chemical fumes etc. A small percentage of genetic predisposition (protein alpha-1 antitrypsin deficiency) can also develop COPD, even without smoking or significant exposure to pollutants.

Symptoms: The symptoms of COPD are persistent cough with mucus (sputum), shortness of breath, wheezing, chest, fatigue and frequent respiratory tract infections.

Treatment: COPD is incurable but by minimizing exposure to smoke, pollutants, and chemicals, this disease can slow its progression. Other therapies include bronchodilators, inhaled corticosteroids, pulmonary rehabilitation, and oxygen therapy. In some severe cases, surgery such as lung transplantation may be considered.

📌 Note — Chronic bronchitis: Chronic bronchitis is a type of COPD. It involves inflammation and narrowing of the bronchial tubes in the lungs. It leads to increased mucus production, which can further block the airways and make breathing difficult. This disease lasts for three months to two years. It is caused by long-term exposure to irritants such as cigarette smoke, air pollution, or industrial dusts. Symptoms of chronic bronchitis are almost same as of COPD such as wheezing, shortness of breath, chest tightness, and frequent respiratory infections. Chronic bronchitis can be managed by quitting smoking. Other treatments are bronchodilators, pulmonary rehabilitation, and in some cases oxygen therapy.

Emphysema: Emphysema is a type of COPD. In emphysema, the inner walls of alveoli are damaged, causing them to eventually rupture. This creates one larger air space instead of many small ones and reduces the surface area available for gas exchange. The primary cause of emphysema is smoking. It can also be caused by long-term exposure to air pollution, dust, or chemical fumes. Emphysema disease can also be caused by a genetic deficiency of a protein called alpha-1 antitrypsin.

Symptoms: The symptoms of emphysema include shortness of breath, coughing, wheezing, fatigue, and chest tightness.

Treatment: Quitting smoking is the most important step in managing emphysema, as continued smoking can speed up the progression of disease. Other treatments include bronchodilators, inhaled steroids, oxygen therapy, and pulmonary rehabilitation.

اردو

پھیپھڑوں کی بیماریاں: دائمی رکاوٹی پلمونری بیماری (COPD) پھیپھڑوں کی ایک اہم بیماری ہے۔

۱۔ دائمی رکاوٹی پلمونری بیماری (COPD): دائمی رکاوٹی پلمونری بیماری (COPD) پھیپھڑوں کی ایک دائمی سوزش والی بیماری ہے۔ COPD کی عام وجوہات تمباکو نوشی، نقصان دہ آلودگیوں اور کیمیائی دھوئیں سے طویل عرصے تک رابطہ وغیرہ ہیں۔ جینیاتی رجحان کا ایک چھوٹا فیصد (پروٹین الفا-1 اینٹی ٹرپسن کی کمی) بھی COPD پیدا کر سکتا ہے، حتیٰ کہ تمباکو نوشی یا آلودگیوں سے نمایاں رابطے کے بغیر بھی۔

علامات: COPD کی علامات مسلسل بلغم والی کھانسی (تھوک)، سانس کی کمی، سیٹی کی آواز، سینہ، تھکاوٹ اور بار بار تنفسی نالی کے انفیکشن ہیں۔

علاج: COPD لاعلاج ہے لیکن دھوئیں، آلودگیوں اور کیمیکلز سے رابطہ کم کر کے اس بیماری کی پیش رفت سست کی جا سکتی ہے۔ دیگر علاج میں برونکوڈائلیٹرز، سانس سے لیے جانے والے کورٹیکوسٹیرائڈز، پلمونری بحالی، اور آکسیجن تھراپی شامل ہیں۔ بعض شدید کیسوں میں سرجری جیسے پھیپھڑوں کی پیوند کاری پر غور کیا جا سکتا ہے۔

📌 نوٹ — دائمی برونکائٹس: دائمی برونکائٹس COPD کی ایک قسم ہے۔ اس میں پھیپھڑوں میں برونکیل نالیوں کی سوزش اور تنگی شامل ہے۔ یہ بلغم کی پیداوار بڑھاتا ہے، جو ہوا کی نالیوں کو مزید بند کر سکتا ہے اور سانس لینا مشکل بنا سکتا ہے۔ یہ بیماری تین ماہ سے دو سال تک رہتی ہے۔ یہ سگریٹ کے دھوئیں، ہوا کی آلودگی، یا صنعتی گرد جیسے محرکات سے طویل عرصے تک رابطے کی وجہ سے ہوتی ہے۔ دائمی برونکائٹس کی علامات تقریباً COPD جیسی ہی ہیں جیسے سیٹی کی آواز، سانس کی کمی، سینے کی جکڑن، اور بار بار تنفسی انفیکشن۔ دائمی برونکائٹس کو تمباکو نوشی چھوڑ کر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ دیگر علاج برونکوڈائلیٹرز، پلمونری بحالی، اور بعض کیسوں میں آکسیجن تھراپی ہیں۔

ایمفیسیما: ایمفیسیما COPD کی ایک قسم ہے۔ ایمفیسیما میں ایلویولائی کی اندرونی دیواریں خراب ہو جاتی ہیں، جس سے وہ آخر میں پھٹ جاتی ہیں۔ یہ کئی چھوٹی جگہوں کے بجائے ایک بڑی ہوا کی جگہ بناتا ہے اور گیس کے تبادلے کے لیے دستیاب سطحی رقبہ کم کر دیتا ہے۔ ایمفیسیما کی بنیادی وجہ تمباکو نوشی ہے۔ یہ ہوا کی آلودگی، گرد، یا کیمیائی دھوئیں سے طویل عرصے تک رابطے کی وجہ سے بھی ہو سکتا ہے۔ ایمفیسیما کی بیماری پروٹین الفا-1 اینٹی ٹرپسن کی جینیاتی کمی کی وجہ سے بھی ہو سکتی ہے۔

علامات: ایمفیسیما کی علامات میں سانس کی کمی، کھانسی، سیٹی کی آواز، تھکاوٹ، اور سینے کی جکڑن شامل ہیں۔

علاج: تمباکو نوشی چھوڑنا ایمفیسیما کے انتظام میں سب سے اہم قدم ہے، کیونکہ مسلسل تمباکو نوشی بیماری کی پیش رفت تیز کر سکتی ہے۔ دیگر علاج میں برونکوڈائلیٹرز، سانس سے لیے جانے والے اسٹیرائڈز، آکسیجن تھراپی، اور پلمونری بحالی شامل ہیں۔

COPD — TWO FACES, ONE PROBLEMChronic bronchitis: bronchial tubes inflamed + narrowed,extra mucus blocks airways (3 months to 2 years)Emphysema: alveolar walls rupture → one large air space,surface area for gas exchange fallsMain cause: smoking • Also: pollution, dust, fumes,alpha-1 antitrypsin deficiency • COPD is incurable but manageable
COPD samjho: دائمی برونکائٹس میں نالیاں سوج کر تنگ ہو جاتی ہیں اور بلغم راستہ روکتا ہے، ایمفیسیما میں ایلویولائی پھٹ کر بڑی جگہ بن جاتے ہیں — دونوں صورتوں میں گیس کا تبادلہ کم ہو جاتا ہے۔
📝 Official Exercise Questions — with Answers📝 کتاب کی مشق — جوابات کے ساتھ
KITAB KI EXERCISE

یہ exercise کتاب کے printed pages 229–230 سے لی گئی ہے — تمام سوال کتاب کے اپنے ہیں, جواب کے ساتھ.

Section 1 — Multiple Choice Questionsحصہ 1 — کثیر الانتخابی سوالات
MCQs + ANSWERS

1. During inhalation, diaphragm;

  • (a) Contracts and moves upward
  • (b) Contracts and moves downward ✓
  • (c) Relaxes and moves upward
  • (d) Relaxes and moves downward
Answer / جواب

Answer: (b) Contracts and moves downward — During inspiration the diaphragm contracts, lowers and flattens, increasing thoracic space so air enters the lungs. انسپائریشن کے دوران ڈایافرام سکڑ کر نیچے ہو جاتا ہے اور چپٹا ہو جاتا ہے، جس سے سینے میں جگہ بڑھتی ہے اور ہوا پھیپھڑوں میں داخل ہوتی ہے۔

2. Which part of the respiratory system acts as the respiratory surface?

  • (a) Larynx
  • (b) Trachea
  • (c) Bronchi
  • (d) Alveoli ✓
Answer / جواب

Answer: (d) Alveoli — The alveoli, made of moist epithelium only 0.1 micrometre thick and surrounded by capillaries, are the surface where gas exchange actually occurs. ایلویولائی، جو صرف 0.1 مائیکرومیٹر موٹی نم اپیتھیلیم سے بنے ہوتے ہیں اور باریک نالیوں سے گھرے ہوتے ہیں، وہ سطح ہیں جہاں گیس کا اصل تبادلہ ہوتا ہے۔

3. How many oxygen molecules can attach with a haemoglobin molecule?

  • (a) 1
  • (b) 2
  • (c) 3
  • (d) 4 ✓
Answer / جواب

Answer: (d) 4 — One haemoglobin molecule has four globin chains and four haem groups, and each iron ion attaches one O2 molecule. ایک ہیموگلوبن مالیکیول میں چار گلوبن زنجیریں اور چار ہیم گروپ ہوتے ہیں، اور ہر آئرن آئن ایک O2 مالیکیول جوڑتا ہے۔

4. What is TRUE about respiratory pigments?

  • (a) Transport oxygen from lungs to tissues ✓
  • (b) Transport oxygen and carbon dioxide in equal amounts
  • (c) Transport less oxygen and more carbon dioxide
  • (d) Regulate the pH of blood
Answer / جواب

Answer: (a) Transport oxygen from lungs to tissues — Respiratory pigments are special proteins in blood or tissues involved in transporting oxygen throughout the body. تنفسی رنگدار مادے خون یا بافتوں میں خاص پروٹین ہوتے ہیں جو پورے جسم میں آکسیجن پہنچانے میں شامل ہوتے ہیں۔

5. Which respiratory pigment is found in muscle tissue?

  • (a) Haemoglobin
  • (b) Melanin
  • (c) Myoglobin ✓
  • (d) Chlorophyll
Answer / جواب

Answer: (c) Myoglobin — Myoglobin is the oxygen-binding protein in skeletal and cardiac muscle cells; it stores oxygen and releases it below PO2 20 mm Hg. مایوگلوبن ڈھانچے دار اور قلبی عضلاتی خلیوں میں آکسیجن سے جڑنے والا پروٹین ہے؛ یہ آکسیجن ذخیرہ کرتا ہے اور PO2 20 ملی میٹر Hg سے کم ہونے پر چھوڑتا ہے۔

6. What is the maximum amount of air that can be inhaled or exhaled during a respiratory cycle?

  • (a) Tidal volume
  • (b) Vital capacity ✓
  • (c) Inspiratory reserve volume
  • (d) Expiratory reserve volume
Answer / جواب

Answer: (b) Vital capacity — Vital capacity is the maximum volume of air that can be moved in or out in one respiratory cycle; tidal volume is only the normal quiet breath, and the reserve volumes are only parts of it. وائٹل کیپیسٹی ایک تنفسی چکر میں اندر یا باہر لے جائی جانے والی ہوا کی زیادہ سے زیادہ مقدار ہے؛ ٹائیڈل والیوم صرف عام پرسکون سانس ہے، اور ریزرو والیوم صرف اس کے حصے ہیں۔

7. In what form is carbon dioxide primarily transported in the bloodstream?

  • (a) Dissolved in plasma
  • (b) Bound to haemoglobin
  • (c) Converted to bicarbonate ions ✓
  • (d) None of the above
Answer / جواب

Answer: (c) Converted to bicarbonate ions — Approximately 72% of CO2 is carried as bicarbonate ions, against about 20% as carboxyhaemoglobin and 8% dissolved in plasma. تقریباً 72% CO2 بائی کاربونیٹ آئن کے طور پر لے جائی جاتی ہے، جبکہ تقریباً 20% کاربوکسی ہیموگلوبن کے طور پر اور 8% پلازما میں حل ہو کر۔

8. Which of the following treatments is commonly used to manage pulmonary TB?

  • (a) Antibiotics ✓
  • (b) Cough syrup
  • (c) Surgery
  • (d) Chemotherapy
Answer / جواب

Answer: (a) Antibiotics — Treatment of pulmonary tuberculosis is multiple antibiotics taken regularly over a long period (9 months). پلمونری تپ دق کا علاج لمبے عرصے (9 ماہ تک) باقاعدگی سے کئی اینٹی بائیوٹک لینا ہے۔

9. Which of the following is a common cause of pneumonia?

  • (a) Bacterial infection
  • (b) Viral infection
  • (c) Fungal infection
  • (d) All of these ✓
Answer / جواب

Answer: (d) All of these — Pneumonia is most commonly caused by viruses or bacteria, and less commonly by fungi, so all three are causes. نمونیا عام طور پر وائرس یا بیکٹیریا کی وجہ سے ہوتا ہے، اور کم عام طور پر فنگس کی وجہ سے، اس لیے تینوں ہی وجوہات ہیں۔

10. Emphysema is characterized by:

  • (a) Inflammation of airways
  • (b) Narrowing of airways
  • (c) Destruction of the alveoli in lungs ✓
  • (d) Fluid build-up in lungs
Answer / جواب

Answer: (c) Destruction of the alveoli in lungs — In emphysema the inner walls of alveoli are damaged and rupture, creating one larger air space and reducing the surface area for gas exchange. ایمفیسیما میں ایلویولائی کی اندرونی دیواریں خراب ہو کر پھٹ جاتی ہیں، جس سے ایک بڑی ہوا کی جگہ بنتی ہے اور گیس کے تبادلے کا سطحی رقبہ کم ہو جاتا ہے۔

Section 2 — Short Questionsحصہ 2 — مختصر سوالات
SHORT + ANSWERS
1. Define respiratory surface and list its properties.

The respiratory surface is the area where actual gas exchange occurs between the environment and the blood, by diffusion. Its properties: (1) moist and permeable; (2) thin, so gases travel minimum distance; (3) rich blood supply; (4) structural support so it stays open; (5) located internally so its moist surface does not lose water to the atmosphere; (6) air ventilates over it; (7) air reaches it after passing a branched tubular way, so it arrives saturated with water vapour. تنفسی سطح وہ علاقہ ہے جہاں ماحول اور خون کے درمیان پھیلاؤ سے گیس کا اصل تبادلہ ہوتا ہے۔ اس کی خصوصیات: (۱) نم اور قابل نفوذ؛ (۲) پتلی، تاکہ گیسیں کم سے کم فاصلہ طے کریں؛ (۳) خون کی بھرپور فراہمی؛ (۴) ساختی سہارا تاکہ یہ کھلی رہے؛ (۵) اندرونی طور پر واقع تاکہ اس کی نم سطح ماحول میں پانی نہ کھوئے؛ (۶) اس کے اوپر ہوا آتی جاتی ہے؛ (۷) ہوا اس تک شاخ دار نالی دار راستے سے گزر کر پہنچتی ہے، تاکہ وہ آبی بخارات سے سیر ہو کر پہنچے۔

2. How nasal cavity functions in filtering the inhaled air?

As inhaled air flows through the nasal cavity it is warmed and humidified by blood vessels close to its surface, and hairs in the nose plus mucus from mucous membranes trap larger foreign particles before they go deeper into the respiratory tract. جب سانس کی ہوا ناک کی گہا سے گزرتی ہے تو اس کی سطح کے قریب خون کی نالیوں سے وہ گرم اور نم ہو جاتی ہے، اور ناک کے بال اور بلغمی جھلیوں کا بلغم بڑے غیر ملکی ذرات کو پکڑ لیتے ہیں اس سے پہلے کہ وہ تنفسی نالی میں گہرائی تک جائیں۔

3. Trace the path of air through different parts of the respiratory system.

Nostrils → nasal cavity → pharynx → larynx → trachea → two primary bronchi → secondary bronchi (2 in left lung, 3 in right) → tertiary bronchi → bronchioles → terminal bronchioles → alveolar ducts → alveoli, where gas exchange with the surrounding capillaries occurs. نتھنے → ناک کی گہا → حلق → حنجرہ → سانس کی نالی → دو بنیادی برونکائی → ثانوی برونکائی (بائیں پھیپھڑے میں 2، دائیں میں 3) → ثالثی برونکائی → برونکیولز → آخری برونکیولز → ایلویولر ڈکٹس → ایلویولائی، جہاں گرد کی باریک نالیوں سے گیس کا تبادلہ ہوتا ہے۔

4. Describe the structure and function of alveoli.

Alveoli are tiny air sacs in clusters (20–30 per cluster) at the ends of alveolar ducts, making the bulk of the lung; each is made of moist epithelial tissue only 0.1 micrometre thick and is surrounded by blood capillaries, with surfactant lining the inside to prevent collapse. They are the functional units of the lungs: oxygen diffuses from alveolar air into the blood and carbon dioxide diffuses from blood into alveolar air. Lungs contain about 480 million alveoli per pair, giving a huge total surface area. ایلویولائی ایلویولر ڈکٹس کے سروں پر جھرمٹ (ہر جھرمٹ میں 20–30) میں ہوا کی ننھی تھیلیاں ہیں جو پھیپھڑے کا بڑا حصہ بناتی ہیں؛ ہر ایک صرف 0.1 مائیکرومیٹر موٹی نم اپیتھیلیل بافت سے بنا ہے اور خون کی باریک نالیوں سے گھرا ہے، اور اندر سرفیکٹنٹ ہوتا ہے جو گرنے سے روکتا ہے۔ وہ پھیپھڑوں کی فعالی اکائیاں ہیں: آکسیجن ایلویولر ہوا سے خون میں پھیلتی ہے اور کاربن ڈائی آکسائیڈ خون سے ایلویولر ہوا میں پھیلتی ہے۔ پھیپھڑوں کے جوڑے میں تقریباً 480 ملین ایلویولائی ہوتے ہیں، جو بہت بڑا کل سطحی رقبہ دیتے ہیں۔

5. What is the role of diaphragm during inhalation and exhalation?

During inhalation the diaphragm contracts, lowers and flattens, increasing thoracic space; the lungs expand, their internal pressure falls below atmospheric pressure, and air enters. During exhalation the diaphragm relaxes and resumes its dome shape, thoracic space decreases, the lungs recoil, their pressure rises above atmospheric pressure, and air moves out. سانس اندر لیتے وقت ڈایافرام سکڑ کر نیچے ہو کر چپٹا ہو جاتا ہے، سینے میں جگہ بڑھتی ہے؛ پھیپھڑے پھیلتے ہیں، ان کا اندرونی دباؤ ماحولیاتی دباؤ سے کم ہو جاتا ہے، اور ہوا داخل ہوتی ہے۔ سانس باہر نکالتے وقت ڈایافرام ڈھیلا ہو کر اپنی گنبد نما شکل لے لیتا ہے، سینے میں جگہ کم ہوتی ہے، پھیپھڑے سکڑتے ہیں، ان کا دباؤ ماحولیاتی دباؤ سے زیادہ ہو جاتا ہے، اور ہوا باہر نکلتی ہے۔

6. What the three ways of the transport of carbon dioxide in blood?

(1) As bicarbonate ions — about 72%: CO2 + H2O forms carbonic acid in RBCs (carbonic anhydrase), which dissociates into H+ and HCO3−, with the chloride shift exchanging Cl− for HCO3−. (2) As carboxyhaemoglobin — about 20%: CO2 binds the globin chains of haemoglobin. (3) Dissolved in plasma — about 8%. (۱) بائی کاربونیٹ آئن کے طور پر — تقریباً 72%: CO2 + H2O RBCs میں کاربونک ایسڈ بناتی ہے (کاربونک اینہائیڈریز)، جو H+ اور HCO3− میں ٹوٹتا ہے، اور کلورائیڈ شفٹ میں Cl− کے بدلے HCO3− آتا ہے۔ (۲) کاربوکسی ہیموگلوبن کے طور پر — تقریباً 20%: CO2 ہیموگلوبن کی گلوبن زنجیروں سے جڑتی ہے۔ (۳) پلازما میں حل ہو کر — تقریباً 8%۔

7. What are the advantages of having millions of alveoli rather than a pair of simple balloon-like lungs?

Millions of alveoli provide a huge total surface area for gas exchange while keeping each exchange surface extremely thin (0.1 micrometre) and richly supplied with capillaries. A pair of simple balloon-like lungs would have far less surface area for the same volume, so diffusion of oxygen in and carbon dioxide out would be far too slow to meet the body's needs. لاکھوں ایلویولائی گیس کے تبادلے کے لیے بہت بڑا کل سطحی رقبہ دیتے ہیں جبکہ ہر تبادلے کی سطح انتہائی پتلی (0.1 مائیکرومیٹر) اور باریک نالیوں سے بھرپور رہتی ہے۔ غبارے نما سادہ پھیپھڑوں کا جوڑا اسی حجم کے لیے بہت کم سطحی رقبہ دیتا، اس لیے آکسیجن کا اندر اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کا باہر پھیلنا جسم کی ضروریات کے لیے بہت سست ہوتا۔

8. Differentiate between: Internal and external respiration; Upper and lower respiratory tract; Bronchi and bronchioles; Haemoglobin and myoglobin.

Internal vs external respiration: External respiration is the uptake of oxygen from the environment and disposal of carbon dioxide at the body-system level (breathing + capillary exchange in the lungs); internal respiration is the cellular process (cellular respiration: glycolysis, Krebs cycle, electron transport chain) in which cells use oxygen and produce carbon dioxide for energy. Upper vs lower respiratory tract: The upper tract (nasal cavity, pharynx, larynx) moves, cleans, humidifies and warms air and no gas exchange occurs there; the lower tract (trachea, bronchi, bronchioles, lungs) conducts air into the lungs where gas exchange occurs in the alveoli. Bronchi vs bronchioles: Bronchi are the larger airways (primary, then secondary with cartilage plates, then tertiary) branching from the trachea; bronchioles are the very small branches without cartilage plates that divide many times into terminal bronchioles ending in alveolar ducts. Haemoglobin vs myoglobin: Haemoglobin has 4 globin chains and 4 haem groups, is found in RBCs, carries up to 4 O2, transports oxygen and has lower affinity (releases at PO2 60 mm Hg); myoglobin has 1 chain and 1 haem group, is found in skeletal and cardiac muscle, binds 1 O2, stores oxygen and has higher affinity (releases below PO2 20 mm Hg). اندرونی بمقابلہ بیرونی تنفس: بیرونی تنفس جسمانی نظام کی سطح پر ماحول سے آکسیجن لینا اور کاربن ڈائی آکسائیڈ خارج کرنا ہے (سانس + پھیپھڑوں میں باریک نالیوں کا تبادلہ)؛ اندرونی تنفس خلوی عمل ہے (خلوی تنفس: گلائکولائسز، کربز سائیکل، الیکٹرون ٹرانسپورٹ چین) جس میں خلیے توانائی کے لیے آکسیجن استعمال کرتے ہیں اور کاربن ڈائی آکسائیڈ بناتے ہیں۔ اوپری بمقابلہ نچلی تنفسی نالی: اوپری نالی (ناک کی گہا، حلق، حنجرہ) ہوا کو حرکت دیتی، صاف، نم اور گرم کرتی ہے اور وہاں گیس کا تبادلہ نہیں ہوتا؛ نچلی نالی (سانس کی نالی، برونکائی، برونکیولز، پھیپھڑے) ہوا کو پھیپھڑوں میں لے جاتی ہے جہاں ایلویولائی میں گیس کا تبادلہ ہوتا ہے۔ برونکائی بمقابلہ برونکیولز: برونکائی بڑی ہوا کی نالیاں ہیں (بنیادی، پھر کارٹیلج پلیٹوں والی ثانوی، پھر ثالثی) جو سانس کی نالی سے شاخیں بناتی ہیں؛ برونکیولز بہت چھوٹی شاخیں ہیں جن میں کارٹیلج پلیٹیں نہیں ہوتیں اور جو کئی بار تقسیم ہو کر آخری برونکیولز بنتی ہیں جو ایلویولر ڈکٹس پر ختم ہوتی ہیں۔ ہیموگلوبن بمقابلہ مایوگلوبن: ہیموگلوبن میں 4 گلوبن زنجیریں اور 4 ہیم گروپ ہوتے ہیں، یہ RBCs میں پایا جاتا ہے، 4 O2 تک لے جاتا ہے، آکسیجن پہنچاتا ہے اور اس کی وابستگی کم ہے (PO2 60 ملی میٹر Hg پر چھوڑتا ہے)؛ مایوگلوبن میں 1 زنجیر اور 1 ہیم گروپ ہوتا ہے، یہ ڈھانچے دار اور قلبی عضلات میں پایا جاتا ہے، 1 O2 جوڑتا ہے، آکسیجن ذخیرہ کرتا ہے اور اس کی وابستگی زیادہ ہے (PO2 20 ملی میٹر Hg سے کم پر چھوڑتا ہے)۔

Section 3 — Long Questionsحصہ 3 — طویل سوالات
LONG + ANSWERS
1. Describe the mechanism of inhalation and exhalation.

Breathing (ventilation) works by pressure changes, not by the lungs pulling or pushing air themselves. Inhalation: Neurons of the respiratory centre in the medulla oblongata send impulses to the diaphragm and intercostal muscles. The diaphragm contracts, lowers and flattens, and the intercostal muscles contract, raising the ribs and expanding the rib cage. Thoracic space increases, the lungs expand (held by the adherent visceral and parietal pleurae), lung pressure falls below atmospheric pressure, and air flows in. Exhalation: When the medullary neurons stop firing, the diaphragm and intercostal muscles relax; the diaphragm resumes its dome shape, the ribs lower and the rib cage moves inward, thoracic space decreases, the lungs recoil under elastic tension, lung pressure rises above atmospheric pressure, and air moves out. At high altitude, where atmospheric pressure is lower, a greater thoracic expansion is needed, which is why breathing is harder there.

2. Describe the transport of oxygen through blood.

Oxygen diffuses from the alveoli (PO2 about 105 mm Hg at sea level) into the pulmonary capillaries. Only a small amount (about 3 mL per litre) dissolves in plasma; most is bound to haemoglobin inside RBCs, so whole blood carries almost 200 mL O2 per litre. About 97% of haemoglobin becomes bright red oxyhaemoglobin in the lungs. In the tissues, some oxyhaemoglobin releases oxygen and becomes dark red deoxyhaemoglobin; venous blood leaving the tissues has PO2 40 mm Hg with 75% haemoglobin still saturated, so 22% is unloaded at rest and 78% remains as a reserve (enough to maintain life for 4–5 minutes if breathing or heartbeat stops). During exercise, muscle oxygen use drops venous PO2 to 20 mm Hg and saturation to 35%, so unloading rises to 62%. Release is helped by the Bohr effect — CO2 lowers blood pH and reduces haemoglobin's oxygen affinity — and by rising temperature during exercise.

3. Describe the transport of carbon dioxide through blood.

Because tissue PCO2 is higher than blood PCO2, CO2 enters the blood in the tissues, and the process reverses in the lungs where alveolar PCO2 is lower. It travels in three forms: (1) As bicarbonate ions (~72%): CO2 enters RBCs and, with water and the enzyme carbonic anhydrase, forms carbonic acid (H2CO3), which dissociates into H+ (which joins oxyhaemoglobin and releases its oxygen to the tissue) and HCO3−, which moves into the plasma as Cl− enters the RBC (chloride shift / Hamburger phenomenon); bicarbonate also buffers the blood. (2) As carboxyhaemoglobin (~20%): CO2 binds the globin chains of haemoglobin — a different site from O2, which binds the haem irons, so they do not compete. (3) Dissolved in plasma (~8%). In the lungs, low alveolar PCO2 converts H2CO3 back to H2O and CO2, which diffuses into the alveoli and leaves in the next exhalation.

4. Describe the structure and function of haemoglobin.

Haemoglobin is the respiratory pigment protein in RBCs. Structurally it has four globular (globin) polypeptide chains — two α chains (141 amino acids each) and two β chains (146 amino acids each) — held together by salt bridges, hydrogen bonds and hydrophobic effect, each folded into a pocket holding one haem group. Each haem group is an iron ion held in a porphyrin ring, attached to four nitrogen atoms of the polypeptide chain. Functionally, at higher partial pressure of oxygen each iron ion attaches one O2 molecule, so one haemoglobin molecule carries up to four O2 molecules, forming bright red oxyhaemoglobin in the lungs; in the tissues it releases oxygen and becomes dark red deoxyhaemoglobin. Because CO2 binds the globin chains rather than the iron, oxygen and carbon dioxide transport do not compete for the same site. Haemoglobin's oxygen affinity falls with lower pH (Bohr effect) and higher temperature, which helps unload oxygen exactly where tissues are most active.

5. Describe the causes, symptoms and treatment of sinusitis.

Causes: Sinusitis is inflammation of the lining of the four paired air-filled sinuses around the nasal cavity (under, above, between and behind the eyes). Most cases are viral; some are bacterial and rare cases are fungal. It may be acute (7–10 days) or chronic (longer than 12 weeks). Symptoms: Fever, plugged nose, pus-like nasal discharge, loss of smell, facial pain, a feeling of phlegm falling from the back of the nose into the throat, and headache sometimes aggravated by bending over. Treatment: Most viral cases resolve without antibiotics. Bacterial cases are treated with antibiotics or sulpha drugs, and the physician may prescribe nebulization to reduce inflammation in the sinuses and nose and speed recovery. Chronic or recurring sinusitis may need nasal surgery to remove pathogens and mucus.

6. Describe the causes, symptoms and treatment of pneumonia and pulmonary tuberculosis.

Pneumonia: An acute respiratory infection in which the alveoli of one or both lungs become inflamed and fill with pus and fluid, making breathing painful and limiting oxygen intake; it is the single largest infectious cause of death in children worldwide (over 808,000 deaths under age 5 in 2017). Causes are mainly viruses or bacteria (particularly Streptococcus pneumoniae, also human rhinovirus) and less commonly fungi. Symptoms: cough with phlegm, shortness of breath, chest pain, fever, blueness of skin, loss of appetite, high heart rate, fatigue. Treatment: specific antibiotics for bacterial pneumonia, analgesics for fever and pain, and vaccination against certain bacterial and viral pneumonias. Pulmonary tuberculosis: A chronic, highly contagious infection by Mycobacterium tuberculosis, spread by cough or sneeze, in which bacteria multiply in the lungs and damage lung tissue including alveoli, forming small cavities; in advanced stages the lungs cannot supply enough oxygen, causing respiratory failure, a medical emergency. Symptoms: cough with blood, intermittent evening fever, night sweats, weight loss, anorexia, depression, weakness, dry cough, and chest pain from pleural inflammation. Treatment: multiple antibiotics taken regularly for 9 months.

7. Describe causes, symptoms and treatment of emphysema.

Causes: Emphysema is a type of COPD in which the inner walls of alveoli are damaged and eventually rupture. The primary cause is smoking; it can also be caused by long-term exposure to air pollution, dust or chemical fumes, and by a genetic deficiency of the protein alpha-1 antitrypsin. Effect and symptoms: Ruptured alveoli merge into one larger air space instead of many small ones, reducing the surface area available for gas exchange. Symptoms are shortness of breath, coughing, wheezing, fatigue and chest tightness. Treatment: Quitting smoking is the most important step, since continued smoking speeds progression; other treatments are bronchodilators, inhaled steroids, oxygen therapy and pulmonary rehabilitation. Like COPD generally it is incurable but its progression can be slowed by minimizing exposure to smoke, pollutants and chemicals.

طویل سوالات — اردو جوابات
1۔ سانس اندر لینے اور باہر نکالنے کا طریقہ بیان کریں۔

سانس لینا (وینٹی لیشن) دباؤ کی تبدیلیوں سے کام کرتا ہے، نہ کہ پھیپھڑوں کے خود ہوا کھینچنے یا دھکیلنے سے۔ سانس اندر لینا: میڈولا آبلانگیٹا میں تنفسی مرکز کے نیوران ڈایافرام اور انٹرکوسٹل عضلات کو سگنل بھیجتے ہیں۔ ڈایافرام سکڑ کر نیچے ہو جاتا ہے اور چپٹا ہو جاتا ہے، اور انٹرکوسٹل عضلات سکڑ کر پسلیوں کو اوپر اٹھاتے ہیں اور پسلیوں کے پنجرے کو پھیلاتے ہیں۔ سینے میں جگہ بڑھتی ہے، پھیپھڑے پھیلتے ہیں (چپکی ہوئی وسرل اور پیرائٹل پلورا کی وجہ سے)، پھیپھڑوں میں دباؤ ماحولیاتی دباؤ سے کم ہو جاتا ہے، اور ہوا اندر آتی ہے۔ سانس باہر نکالنا: جب میڈولا کے نیوران سگنل دینا بند کر دیتے ہیں تو ڈایافرام اور انٹرکوسٹل عضلات ڈھیلے ہو جاتے ہیں؛ ڈایافرام اپنی گنبد نما شکل لے لیتا ہے، پسلیاں نیچے ہوتی ہیں اور پسلیوں کا پنجرہ اندر کی طرف حرکت کرتا ہے، سینے میں جگہ کم ہوتی ہے، پھیپھڑے لچکدار تناؤ کے تحت سکڑتے ہیں، پھیپھڑوں میں دباؤ ماحولیاتی دباؤ سے زیادہ ہو جاتا ہے، اور ہوا باہر نکلتی ہے۔ اونچی جگہ پر، جہاں ماحولیاتی دباؤ کم ہوتا ہے، سینے میں زیادہ پھیلاؤ درکار ہوتا ہے، اسی لیے وہاں سانس لینا مشکل ہوتا ہے۔

2۔ خون کے ذریعے آکسیجن کی نقل و حمل بیان کریں۔

آکسیجن ایلویولائی (سمندر کی سطح پر PO2 تقریباً 105 ملی میٹر Hg) سے پلمونری باریک نالیوں میں پھیلتی ہے۔ صرف تھوڑی مقدار (تقریباً 3 ملی لیٹر فی لیٹر) پلازما میں حل ہوتی ہے؛ زیادہ تر RBCs کے اندر ہیموگلوبن سے جڑی ہوتی ہے، اس لیے پورا خون تقریباً 200 ملی لیٹر O2 فی لیٹر لے جاتا ہے۔ پھیپھڑوں میں تقریباً 97% ہیموگلوبن چمکدار سرخ آکسی ہیموگلوبن بن جاتا ہے۔ بافتوں میں کچھ آکسی ہیموگلوبن آکسیجن چھوڑتا ہے اور گہرا سرخ ڈی آکسی ہیموگلوبن بن جاتا ہے؛ بافتوں سے نکلنے والے رگوں کے خون میں PO2 40 ملی میٹر Hg ہوتا ہے اور 75% ہیموگلوبن اب بھی سیر ہوتا ہے، اس لیے آرام میں 22% اترتی ہے اور 78% ذخیرے کے طور پر رہتی ہے (اتنی کہ اگر سانس یا دل کی دھڑکن رک جائے تو 4–5 منٹ تک زندگی برقرار رہے)۔ ورزش کے دوران عضلات کی آکسیجن کا استعمال رگوں کے PO2 کو 20 ملی میٹر Hg اور سیر ہونے کو 35% تک کم کر دیتا ہے، اس لیے اترنا 62% تک بڑھ جاتا ہے۔ چھوڑنے میں بوہر اثر مدد کرتا ہے — CO2 خون کا pH کم کرتی ہے اور ہیموگلوبن کی آکسیجن سے وابستگی کم کر دیتی ہے — اور ورزش کے دوران درجہ حرارت بڑھنا بھی۔

3۔ خون کے ذریعے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی نقل و حمل بیان کریں۔

چونکہ بافتوں میں PCO2 خون سے زیادہ ہوتا ہے، CO2 بافتوں میں خون میں داخل ہوتی ہے، اور پھیپھڑوں میں عمل الٹ جاتا ہے جہاں ایلویولر PCO2 کم ہوتا ہے۔ یہ تین صورتوں میں سفر کرتی ہے: (۱) بائی کاربونیٹ آئن کے طور پر (تقریباً 72%): CO2 RBCs میں داخل ہو کر پانی اور انزائم کاربونک اینہائیڈریز سے کاربونک ایسڈ (H2CO3) بناتی ہے، جو H+ (جو آکسی ہیموگلوبن سے جڑ کر اس کی آکسیجن بافت کو دے دیتا ہے) اور HCO3− میں ٹوٹتا ہے، جو پلازما میں جاتا ہے جبکہ Cl− RBC میں داخل ہوتا ہے (کلورائیڈ شفٹ / ہیمبرگر فینومینن)؛ بائی کاربونیٹ خون کا بفر بھی ہے۔ (۲) کاربوکسی ہیموگلوبن کے طور پر (تقریباً 20%): CO2 ہیموگلوبن کی گلوبن زنجیروں سے جڑتی ہے — O2 سے مختلف جگہ، جو ہیم آئرن سے جڑتی ہے، اس لیے وہ مقابلہ نہیں کرتیں۔ (۳) پلازما میں حل ہو کر (تقریباً 8%)۔ پھیپھڑوں میں کم ایلویولر PCO2 H2CO3 کو واپس H2O اور CO2 میں تبدیل کر دیتا ہے، جو ایلویولائی میں پھیل کر اگلی سانس چھوڑنے پر نکل جاتی ہے۔

4۔ ہیموگلوبن کی ساخت اور کام بیان کریں۔

ہیموگلوبن RBCs میں تنفسی رنگدار پروٹین ہے۔ ساخت کے لحاظ سے اس میں چار کروی (گلوبن) پولی پیپٹائڈ زنجیریں ہیں — دو α زنجیریں (ہر ایک میں 141 امینو ایسڈز) اور دو β زنجیریں (ہر ایک میں 146 امینو ایسڈز) — جو نمک کے پلوں، ہائیڈروجن بانڈز اور ہائیڈروفوبک اثر سے ایک دوسرے سے جڑی ہیں، ہر ایک ایک جیب میں مڑی ہوئی ہے جس میں ایک ہیم گروپ ہے۔ ہر ہیم گروپ پورفائرن رنگ میں رکھا ہوا ایک آئرن آئن ہے، جو پولی پیپٹائڈ زنجیر کے چار نائٹروجن ایٹموں سے جڑا ہوتا ہے۔ کام کے لحاظ سے آکسیجن کے زیادہ جزوی دباؤ میں ہر آئرن آئن ایک O2 مالیکیول جوڑتا ہے، اس لیے ایک ہیموگلوبن مالیکیول چار O2 مالیکیول تک لے جا سکتا ہے، پھیپھڑوں میں چمکدار سرخ آکسی ہیموگلوبن بناتا ہے؛ بافتوں میں یہ آکسیجن چھوڑتا ہے اور گہرا سرخ ڈی آکسی ہیموگلوبن بن جاتا ہے۔ چونکہ CO2 آئرن کے بجائے گلوبن زنجیروں سے جڑتی ہے، آکسیجن اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کی نقل و حمل ایک ہی جگہ کے لیے مقابلہ نہیں کرتیں۔ ہیموگلوبن کی آکسیجن سے وابستگی کم pH (بوہر اثر) اور زیادہ درجہ حرارت سے کم ہو جاتی ہے، جو آکسیجن کو بالکل وہاں اتارنے میں مدد کرتا ہے جہاں بافتیں سب سے زیادہ فعال ہوتی ہیں۔

5۔ سائنوسائٹس کی وجوہات، علامات اور علاج بیان کریں۔

وجوہات: سائنوسائٹس ناک کی گہا کے گرد چار جوڑی ہوا سے بھری سائنوسز کی اندرونی تہہ کی سوزش ہے (آنکھوں کے نیچے، اوپر، درمیان اور پیچھے)۔ زیادہ تر کیس وائرل ہوتے ہیں؛ کچھ بیکٹیریا کے اور نایاب کیس فنگل ہوتے ہیں۔ یہ شدید (7–10 دن) یا دائمی (12 ہفتوں سے زیادہ) ہو سکتی ہے۔ علامات: بخار، ناک بند ہونا، پیپ جیسا ناک کا اخراج، سونگھنے کی حس کا ختم ہونا، چہرے کا درد، بلغم کے ناک کے پچھلے حصے سے گلے میں گرنے کا احساس، اور سر درد جو کبھی کبھار جھکنے سے بڑھ جاتا ہے۔ علاج: زیادہ تر وائرل کیس اینٹی بائیوٹک کے بغیر ٹھیک ہو جاتے ہیں۔ بیکٹیریا کے کیسوں کا علاج اینٹی بائیوٹک یا سلفا ادویات سے کیا جاتا ہے، اور ڈاکٹر سائنوسز اور ناک میں سوزش کم کرنے اور صحت یابی تیز کرنے کے لیے نیبولائزیشن تجویز کر سکتا ہے۔ دائمی یا بار بار ہونے والے سائنوسائٹس میں جراثیم اور بلغم نکالنے کے لیے ناک کی سرجری کی ضرورت ہو سکتی ہے۔

6۔ نمونیا اور پلمونری تپ دق کی وجوہات، علامات اور علاج بیان کریں۔

نمونیا: ایک شدید تنفسی انفیکشن جس میں ایک یا دونوں پھیپھڑوں کے ایلویولائی سوج جاتے ہیں اور پیپ اور سیال سے بھر جاتے ہیں، جس سے سانس لینا تکلیف دہ ہو جاتا ہے اور آکسیجن کا حصول محدود ہو جاتا ہے؛ یہ دنیا بھر میں بچوں میں موت کا سب سے بڑا متعدی سبب ہے (2017 میں 5 سال سے کم عمر میں 808,000 سے زیادہ اموات)۔ وجوہات بنیادی طور پر وائرس یا بیکٹیریا (خاص طور پر اسٹریپٹوکوکس نمونیا، انسانی رائنو وائرس بھی) اور کم عام طور پر فنگس ہیں۔ علامات: بلغم والی کھانسی، سانس کی کمی، سینے کا درد، بخار، جلد کا نیلا ہونا، بھوک کا ختم ہونا، دل کی دھڑکن کا تیز ہونا، تھکاوٹ۔ علاج: بیکٹیریا کے نمونیا کے لیے مخصوص اینٹی بائیوٹک، بخار اور درد کے لیے درد کش ادویات، اور بعض بیکٹیریا اور وائرل نمونیا کے خلاف ویکسینیشن۔ پلمونری تپ دق: مائیکوبیکٹیریم ٹیوبرکلوسز سے ہونے والا دائمی، بہت زیادہ متعدی انفیکشن، جو کھانسی یا چھینک سے پھیلتا ہے، جس میں بیکٹیریا پھیپھڑوں میں بڑھ کر پھیپھڑوں کی بافت، بشمول ایلویولائی، کو نقصان پہنچاتے ہیں، چھوٹی گہائیں بناتے ہیں؛ آخری مراحل میں پھیپھڑے کافی آکسیجن فراہم نہیں کر سکتے، جس سے تنفسی ناکامی ہوتی ہے، جو طبی ایمرجنسی ہے۔ علامات: خون والی کھانسی، وقفے وقفے سے شام کو بخار، رات کے پسینے، وزن کم ہونا، بھوک نہ لگنا، افسردگی، کمزوری، خشک کھانسی، اور پلورا کی سوزش کی وجہ سے سینے کا درد۔ علاج: 9 ماہ تک باقاعدگی سے کئی اینٹی بائیوٹک۔

7۔ ایمفیسیما کی وجوہات، علامات اور علاج بیان کریں۔

وجوہات: ایمفیسیما COPD کی ایک قسم ہے جس میں ایلویولائی کی اندرونی دیواریں خراب ہو کر آخر میں پھٹ جاتی ہیں۔ بنیادی وجہ تمباکو نوشی ہے؛ یہ ہوا کی آلودگی، گرد یا کیمیائی دھوئیں سے طویل عرصے تک رابطے کی وجہ سے بھی ہو سکتا ہے، اور پروٹین الفا-1 اینٹی ٹرپسن کی جینیاتی کمی کی وجہ سے بھی۔ اثر اور علامات: پھٹے ہوئے ایلویولائی کئی چھوٹی جگہوں کے بجائے ایک بڑی ہوا کی جگہ میں ضم ہو جاتے ہیں، جس سے گیس کے تبادلے کا سطحی رقبہ کم ہو جاتا ہے۔ علامات سانس کی کمی، کھانسی، سیٹی کی آواز، تھکاوٹ اور سینے کی جکڑن ہیں۔ علاج: تمباکو نوشی چھوڑنا سب سے اہم قدم ہے، کیونکہ مسلسل تمباکو نوشی پیش رفت تیز کرتی ہے؛ دیگر علاج برونکوڈائلیٹرز، سانس سے لیے جانے والے اسٹیرائڈز، آکسیجن تھراپی اور پلمونری بحالی ہیں۔ COPD کی طرح یہ لاعلاج ہے لیکن دھوئیں، آلودگیوں اور کیمیکلز سے رابطہ کم کر کے اس کی پیش رفت سست کی جا سکتی ہے۔

Section 4 — Inquisitive Questionsحصہ 4 — تجسس انگیز سوالات
INQUISITIVE + ANSWERS
1. How does the structure of the alveoli optimize the exchange of gases like oxygen and carbon dioxide?

Alveoli optimize exchange on every property of a respiratory surface at once: their walls are moist epithelium only 0.1 micrometre thick, so gases travel a minimum distance; there are about 480 million of them in clusters of 20–30, giving a huge total surface area; each is wrapped in blood capillaries, so gases diffuse straight into and out of blood; surfactant keeps them open and prevents collapse; and air is ventilated over them and arrives saturated with water vapour through the branched airways. Thin, moist, vast and well-supplied — that combination is what makes diffusion fast enough for the body's needs. ایلویولائی تنفسی سطح کی ہر خصوصیت کو ایک ساتھ بہتر بناتے ہیں: ان کی دیواریں صرف 0.1 مائیکرومیٹر موٹی نم اپیتھیلیم ہیں، اس لیے گیسیں کم سے کم فاصلہ طے کرتی ہیں؛ ان کی تعداد 20–30 کے جھرمٹ میں تقریباً 480 ملین ہے، جو بہت بڑا کل سطحی رقبہ دیتی ہے؛ ہر ایک خون کی باریک نالیوں میں لپٹا ہے، اس لیے گیسیں براہ راست خون میں اور خون سے باہر پھیلتی ہیں؛ سرفیکٹنٹ انہیں کھلا رکھتا ہے اور گرنے سے روکتا ہے؛ اور ہوا ان کے اوپر آتی جاتی ہے اور شاخ دار ہوا کی نالیوں سے آبی بخارات سے سیر ہو کر پہنچتی ہے۔ پتلی، نم، وسیع اور اچھی فراہمی — یہ مجموعہ ہی پھیلاؤ کو جسم کی ضروریات کے لیے کافی تیز بناتا ہے۔

2. How do diseases like chronic obstructive pulmonary disease (COPD) affect gaseous exchange efficiency?

COPD attacks the exchange surface from both sides. In chronic bronchitis, inflamed and narrowed bronchial tubes plus extra mucus block the airways, so less fresh air reaches the alveoli. In emphysema, alveolar walls rupture and merge into larger air spaces, so the total surface area for exchange falls sharply. Together — and in COPD generally, driven by smoking, pollutants or alpha-1 antitrypsin deficiency — less oxygen gets in, less carbon dioxide gets out, and the patient suffers persistent cough, wheeze and shortness of breath; the disease is incurable, only slowed by removing exposure and with bronchodilators, steroids, oxygen therapy and rehabilitation. COPD تبادلے کی سطح پر دونوں طرف سے حملہ کرتا ہے۔ دائمی برونکائٹس میں سوجی ہوئی اور تنگ برونکیل نالیاں اور اضافی بلغم ہوا کی نالیوں کو روکتے ہیں، اس لیے ایلویولائی تک کم تازہ ہوا پہنچتی ہے۔ ایمفیسیما میں ایلویولائی کی دیواریں پھٹ کر بڑی ہوا کی جگہوں میں ضم ہو جاتی ہیں، اس لیے تبادلے کا کل سطحی رقبہ تیزی سے گر جاتا ہے۔ مل کر — اور عام طور پر COPD میں، جو تمباکو نوشی، آلودگیوں یا الفا-1 اینٹی ٹرپسن کی کمی سے ہوتا ہے — کم آکسیجن اندر جاتی ہے، کم کاربن ڈائی آکسائیڈ باہر نکلتی ہے، اور مریض مسلسل کھانسی، سیٹی اور سانس کی کمی کا شکار ہوتا ہے؛ یہ بیماری لاعلاج ہے، صرف رابطہ ختم کرنے اور برونکوڈائلیٹرز، اسٹیرائڈز، آکسیجن تھراپی اور بحالی سے سست کی جا سکتی ہے۔

3. Can you explain the process of external respiration versus internal respiration in the context of gaseous exchange?

External respiration is gaseous exchange at the body-system level: oxygen is taken from the environment into the lungs, diffuses across the alveolar surface into pulmonary capillary blood, and carbon dioxide diffuses the other way and is exhaled — it is breathing plus capillary exchange. Internal respiration is what happens afterwards inside the body: oxygen carried by the blood is delivered to tissue cells, where cellular respiration (glycolysis, Krebs cycle, electron transport chain) uses it to release energy from food molecules and produces carbon dioxide, which the blood then carries back to the lungs. In short: external respiration loads and unloads the blood; internal respiration spends the oxygen in the cells. بیرونی تنفس جسمانی نظام کی سطح پر گیس کا تبادلہ ہے: آکسیجن ماحول سے پھیپھڑوں میں لی جاتی ہے، ایلویولر سطح کے پار پلمونری باریک نالیوں کے خون میں پھیلتی ہے، اور کاربن ڈائی آکسائیڈ دوسری طرف پھیل کر سانس سے باہر نکلتی ہے — یہ سانس لینا اور باریک نالیوں کا تبادلہ ہے۔ اندرونی تنفس اس کے بعد جسم کے اندر ہوتا ہے: خون سے لے جائی گئی آکسیجن بافتوں کے خلیوں تک پہنچائی جاتی ہے، جہاں خلوی تنفس (گلائکولائسز، کربز سائیکل، الیکٹرون ٹرانسپورٹ چین) اسے خوراک کے مالیکیول سے توانائی نکالنے کے لیے استعمال کرتا ہے اور کاربن ڈائی آکسائیڈ بناتا ہے، جسے خون واپس پھیپھڑوں تک لے جاتا ہے۔ مختصراً: بیرونی تنفس خون کو بھرتا اور خالی کرتا ہے؛ اندرونی تنفس خلیوں میں آکسیجن خرچ کرتا ہے۔

4. How does the transport of like oxygen in the bloodstream support cellular respiration?

Cellular respiration in every cell needs a continuous supply of oxygen and a way to remove carbon dioxide, and the blood provides both. Oxygen diffuses from alveoli into pulmonary capillaries, binds haemoglobin in RBCs (about 97% saturated, ~200 mL per litre of blood), and is released in the tissues where PO2 is low — helped by the Bohr effect and higher temperature in active muscles — so that mitochondria can run glycolysis, the Krebs cycle and the electron transport chain. At the same time the blood collects the CO2 those processes produce (mostly as bicarbonate) and returns it to the lungs for exhalation. Without this transport loop, cells would run out of oxygen within minutes — the blood's oxygen reserve alone sustains life for only 4–5 minutes. ہر خلیے میں خلوی تنفس کو آکسیجن کی مسلسل فراہمی اور کاربن ڈائی آکسائیڈ نکالنے کے طریقے کی ضرورت ہوتی ہے، اور خون دونوں فراہم کرتا ہے۔ آکسیجن ایلویولائی سے پلمونری باریک نالیوں میں پھیلتی ہے، RBCs میں ہیموگلوبن سے جڑتی ہے (تقریباً 97% سیر، فی لیٹر خون میں تقریباً 200 ملی لیٹر)، اور بافتوں میں چھوڑی جاتی ہے جہاں PO2 کم ہوتا ہے — بوہر اثر اور فعال عضلات میں زیادہ درجہ حرارت کی مدد سے — تاکہ مائٹوکونڈریا گلائکولائسز، کربز سائیکل اور الیکٹرون ٹرانسپورٹ چین چلا سکے۔ اسی وقت خون ان عملوں سے پیدا ہونے والی CO2 (زیادہ تر بائی کاربونیٹ کے طور پر) جمع کرتا ہے اور اسے سانس سے باہر نکالنے کے لیے پھیپھڑوں تک واپس لے جاتا ہے۔ اس نقل و حمل کے چکر کے بغیر خلیے چند منٹ میں آکسیجن سے محروم ہو جائیں گے — خون کا آکسیجن کا ذخیرہ اکیلا صرف 4–5 منٹ تک زندگی برقرار رکھتا ہے۔

5. What are the environmental factors that can influence gaseous exchange in humans?

Several environmental factors act on the exchange system described in this chapter. Atmospheric pressure / altitude: at high altitude atmospheric pressure is lower, so a greater thoracic expansion is needed to bring lung pressure below it, making breathing harder and oxygen uptake lower. Air quality: tobacco smoke, pollutants, dust and chemical fumes irritate and inflame airways and damage alveoli (COPD, emphysema, chronic bronchitis), cutting exchange efficiency. Infection spread: respiratory droplets transmit URTIs and LRTIs (sinusitis, otitis media, pneumonia, TB) that inflame or fill alveoli. Temperature and humidity of inhaled air: the nasal cavity warms and humidifies air, and the respiratory surface must stay moist — dry or cold air stresses that conditioning. Carbon monoxide in closed spaces: CO from incomplete combustion (e.g., gas heaters left burning overnight) binds haemoglobin far more tightly than oxygen, blocking oxygen transport and causing hypoxia even when breathing seems normal. اس باب میں بیان کردہ تبادلے کے نظام پر کئی ماحولیاتی عوامل اثر انداز ہوتے ہیں۔ ماحولیاتی دباؤ / بلندی: اونچی جگہ پر ماحولیاتی دباؤ کم ہوتا ہے، اس لیے پھیپھڑوں میں دباؤ اس سے کم کرنے کے لیے سینے میں زیادہ پھیلاؤ درکار ہوتا ہے، جس سے سانس لینا مشکل اور آکسیجن کا حصول کم ہو جاتا ہے۔ ہوا کا معیار: تمباکو کا دھواں، آلودگیاں، گرد اور کیمیائی دھوئیں ہوا کی نالیوں کو تکلیف اور سوزش دیتے ہیں اور ایلویولائی کو نقصان پہنچاتے ہیں (COPD، ایمفیسیما، دائمی برونکائٹس)، جس سے تبادلے کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ انفیکشن کا پھیلاؤ: تنفسی قطرے اوپری اور نچلی نالی کے انفیکشن (سائنوسائٹس، اوٹائٹس میڈیا، نمونیا، ٹی بی) منتقل کرتے ہیں جو ایلویولائی کو سوجا یا بھر دیتے ہیں۔ سانس کی ہوا کا درجہ حرارت اور نمی: ناک کی گہا ہوا کو گرم اور نم کرتی ہے، اور تنفسی سطح نم رہنی چاہیے — خشک یا سرد ہوا اس ترتیب پر دباؤ ڈالتی ہے۔ بند جگہوں میں کاربن مونو آکسائیڈ: نامکمل جلنے سے CO (مثلاً رات بھر جلتے گیس ہیٹر) آکسیجن سے کہیں زیادہ مضبوطی سے ہیموگلوبن سے جڑتی ہے، آکسیجن کی نقل و حمل روکتی ہے اور سانس بظاہر نارمل لگنے کے باوجود ہائپوکسیا کا باعث بنتی ہے۔

📌 باب کا خلاصہ و رہنمائی — اس باب میں کیا ہے؟
ENGLISH SUMMARY

Human Respiratory System is the story of air in, gases exchanged, and air out. Respiratory surface (10.1): external respiration (breathing + capillary exchange) is distinct from cellular respiration (glycolysis, Krebs cycle, electron transport chain); a good respiratory surface is moist, thin, blood-supplied, supported, internal, ventilated and reached through branched tubes. Upper tract (10.2): nasal cavity warms, humidifies and filters air; pharynx is shared with digestion; larynx (voice box) holds the vocal cords and the epiglottis guards the glottis, with a cough reflex as backup. Lower tract (10.3): trachea (C-shaped cartilage, cilia) → primary → secondary (2 left, 3 right) → tertiary bronchi → bronchioles → terminal bronchioles → alveolar ducts → alveoli (~480 million, 0.1 micrometre walls, surfactant, 20–30 per cluster) in lungs with visceral and parietal pleurae. Breathing (10.4): inspiration = diaphragm contracts down and flat + ribs rise, lung pressure falls below atmospheric; expiration = relaxation, dome returns, pressure rises above atmospheric; the medulla oblongata's respiratory centre starts each breath. Oxygen transport (10.5): plasma dissolves only ~3 mL/L but haemoglobin carries ~200 mL/L; 97% saturated in lungs, 75% in veins (22% unloaded at rest, 62% in exercise); Bohr effect and temperature help unloading. CO2 transport (10.6): ~72% as bicarbonate (carbonic anhydrase, chloride shift), ~20% as carboxyhaemoglobin, ~8% dissolved; CO poisoning binds haemoglobin tighter than oxygen. Pigments (10.7): haemoglobin (4 chains, 4 haems, transports) vs myoglobin (1 chain, 1 haem, stores, releases below PO2 20). Disorders (10.8–10.10): sinusitis and otitis media above; pneumonia and TB below; COPD with chronic bronchitis (narrowed, mucus-blocked tubes) and emphysema (ruptured alveoli, lost surface area).

Revision guidance: Trace the air path in order and name what changes at each step (cleaning in the nose, voice in the larynx, support in the trachea, exchange in the alveoli). Memorize the numbers as a set: 105 mm Hg alveolar PO2, 97% → 75% → 35% saturation, 22% vs 62% unloading, 72/20/8 for CO2, 480 million alveoli, 0.1 micrometre walls. Learn the disorders as cause → symptom → treatment triples, and never confuse the two pigment tables (haemoglobin transports, myoglobin stores) or the two COPD faces (bronchitis narrows tubes, emphysema destroys alveoli).

اردو خلاصہ

انسانی نظام تنفس ہوا کے اندر آنے، گیسوں کے تبادلے، اور ہوا کے باہر جانے کی کہانی ہے۔ تنفسی سطح (۱۰.۱): بیرونی تنفس (سانس + باریک نالیوں کا تبادلہ) خلوی تنفس (گلائکولائسز، کربز سائیکل، الیکٹرون ٹرانسپورٹ چین) سے مختلف ہے؛ اچھی تنفسی سطح نم، پتلی، خون سے بھری، سہارے والی، اندرونی، ہوا سے گزری ہوئی اور شاخ دار نالیوں سے پہنچی ہوئی ہوتی ہے۔ اوپری نالی (۱۰.۲): ناک کی گہا ہوا کو گرم، نم اور صاف کرتی ہے؛ حلق ہضم کے ساتھ مشترکہ ہے؛ حنجرہ (آواز کا ڈبہ) ووکل کارڈز رکھتا ہے اور ایپی گلوٹس گلوٹس کی حفاظت کرتا ہے، کھانسی کا اضطراری عمل بیک اپ کے طور پر۔ نچلی نالی (۱۰.۳): سانس کی نالی (C شکل کا کارٹیلج، سیلیا) → بنیادی → ثانوی (بائیں 2، دائیں 3) → ثالثی برونکائی → برونکیولز → آخری برونکیولز → ایلویولر ڈکٹس → ایلویولائی (تقریباً 480 ملین، 0.1 مائیکرومیٹر دیواریں، سرفیکٹنٹ، ہر جھرمٹ میں 20–30) پھیپھڑوں میں وسرل اور پیرائٹل پلورا کے ساتھ۔ سانس (۱۰.۴): انسپائریشن = ڈایافرام سکڑ کر نیچے اور چپٹا + پسلیاں اوپر، پھیپھڑوں میں دباؤ ماحولیاتی سے کم؛ ایکسپائریشن = ڈھیلا ہونا، گنبد واپس، دباؤ ماحولیاتی سے زیادہ؛ میڈولا آبلانگیٹا کا تنفسی مرکز ہر سانس شروع کرتا ہے۔ آکسیجن کی نقل و حمل (۱۰.۵): پلازما صرف تقریباً 3 ملی لیٹر/لیٹر حل کرتا ہے لیکن ہیموگلوبن تقریباً 200 ملی لیٹر/لیٹر لے جاتا ہے؛ پھیپھڑوں میں 97% سیر، رگوں میں 75% (آرام میں 22% اترتی ہے، ورزش میں 62%)؛ بوہر اثر اور درجہ حرارت اتارنے میں مدد کرتے ہیں۔ CO2 کی نقل و حمل (۱۰.۶): تقریباً 72% بائی کاربونیٹ کے طور پر (کاربونک اینہائیڈریز، کلورائیڈ شفٹ)، تقریباً 20% کاربوکسی ہیموگلوبن کے طور پر، تقریباً 8% حل ہو کر؛ CO کا زہر ہیموگلوبن سے آکسیجن سے زیادہ مضبوطی سے جڑتا ہے۔ رنگدار مادے (۱۰.۷): ہیموگلوبن (4 زنجیریں، 4 ہیم، پہنچاتا ہے) بمقابلہ مایوگلوبن (1 زنجیر، 1 ہیم، ذخیرہ کرتا ہے، PO2 20 سے کم پر چھوڑتا ہے)۔ بیماریاں (۱۰.۸–۱۰.۱۰): اوپر سائنوسائٹس اور اوٹائٹس میڈیا؛ نیچے نمونیا اور ٹی بی؛ COPD جس میں دائمی برونکائٹس (تنگ، بلغم سے بند نالیاں) اور ایمفیسیما (پھٹے ہوئے ایلویولائی، کم سطحی رقبہ) ہیں۔

دہرائی کی رہنمائی: ہوا کا راستہ ترتیب سے یاد کریں اور ہر قدم پر بتائیں کہ کیا بدلتا ہے (ناک میں صفائی، حنجرے میں آواز، سانس کی نالی میں سہارا، ایلویولائی میں تبادلہ)۔ اعداد کو ایک سیٹ کے طور پر یاد کریں: 105 ملی میٹر Hg ایلویولر PO2، 97% → 75% → 35% سیر ہونا، 22% بمقابلہ 62% اترنا، CO2 کے لیے 72/20/8، 480 ملین ایلویولائی، 0.1 مائیکرومیٹر دیواریں۔ بیماریوں کو وجہ → علامت → علاج کی تینوں کے طور پر سیکھیں، اور دو رنگدار مادوں کی جدولوں (ہیموگلوبن پہنچاتا ہے، مایوگلوبن ذخیرہ کرتا ہے) یا COPD کے دو چہروں (برونکائٹس نالیاں تنگ کرتی ہے، ایمفیسیما ایلویولائی تباہ کرتا ہے) کو کبھی نہ ملائیں۔

🎯 مزید MCQs اور Tests کے لیے

Chapter-wise tests, fresh random papers اور instant score کے لیے PunjabTest.com کا میں test section دیکھو:

PunjabTest.com — Tests →

PunjabTest.com — Complete Guide Book • FSc Part 1 Biology, Chapter 10 (New Book, Session 2026–27) • English + Urdu

← Chapter 9: Human Digestive SystemChapter 11: Human Circulatory System →