હીમોગ્લોબિન અણુ ઈશ્વરની એક અજાયબ રચના

‘સર્વ જીવોમાં શ્વાસ લેવાની ક્રિયા એકદમ સામાન્ય છે. આ ક્રિયામાં અનેક જાતના અણુઓ ભેગા મળીને કામ કરે છે. અણુમાં રહેલા પરમાણુ મહત્ત્વની કામગીરી બજાવે છે. અણુ-પરમાણુમાં થતાં આવા જટિલ અને અજાયબ કાર્યથી જીવન શક્ય બને છે.’—મૅક્સ એફ. પેરુટ્‌સ, જેમણે હીમોગ્લોબિન પર બીજા એક સંશોધક સાથે મળીને ઊંડું સંશોધન કર્યું હતું. એ માટે તેઓને ૧૯૬૨માં નોબેલ પ્રાઈઝ મળ્યું હતું.

શ્વાસ લેવાની ક્રિયા એકદમ સામાન્ય છે. આપણું ધ્યાન હોય કે ન હોય, આ ક્રિયા સતત ચાલ્યા જ કરે છે. પણ આપણા લોહીમાં રહેલા હીમોગ્લોબિનના અણુ (મૉલેક્યૂલ) વગર આપણે જીવી ન શકીએ. આ અણુ એકદમ જટિલ છે અને એની અનોખી રચના આપણા સરજનહારના વખાણ કરે છે. આપણા લોહીમાં આશરે ૩૦ ટ્રિલ્યન એટલે કે ૩૦ની પાછળ ૧૨ મીંડા લગાડીએ એટલા રક્તકણો છે. દરેક રક્તકણમાં હીમોગ્લોબિનના  અણુઓ હોય છે. આ અણુઓ ફેફસાંમાંથી ઑક્સિજન લઈને શરીરના દરેક ભાગમાં પહોંચાડે છે.

હીમોગ્લોબિન કઈ રીતે જરૂર પડે ત્યારે ફેફસાંમાંથી ઑક્સિજનના પરમાણુ લઈ શકે છે? કઈ રીતે એ ઑક્સિજનને જરૂર પડે ત્યાં સુધી પકડી રાખે છે? એ કઈ રીતે શરીરમાં જરૂર હોય ત્યાં ઑક્સિજન પૂરું પાડે છે? આ બધાય માટે હીમોગ્લોબિન અણુમાં અમુક પ્રકારની અજોડ કાર્ય થવું જરૂરી છે. ચાલો જોઈએ.

અણુ ટૅક્સી

કલ્પના કરો કે હીમોગ્લોબિનનો એક અણુ ચાર દરવાજાવાળી ટૅક્સી છે. જેમાં માત્ર ચાર ‘પૅસેન્જર’ બેસી શકે છે. આ ટૅક્સીને કોઈ ડ્રાઇવરની જરૂર નથી, કેમ કે રક્તકણ એને બધી જગ્યાએ ફેરવે છે. દરેક રક્તકણમાં ઘણી બધી ‘ટૅક્સી’ હોય છે.

રક્તકણ ફેફસાંની અંદર આવેલા વાયુકોષમાં (એલ્વીઓલાય) પહોંચે છે, ત્યારે હીમોગ્લોબિન ટૅક્સીની મુસાફરી શરૂ થાય છે. આપણે શ્વાસ લઈએ ત્યારે ફેફસાંમાં ઑક્સિજનના લાખો પરમાણુ ભરાઈ જાય છે. ફેફસાં જાણે ઍરપોર્ટ છે. વિમાનમાંથી બહાર નીકળેલાં પૅસેન્જરની જેમ આ પરમાણુ, ટૅક્સી શોધવા માંડે છે. તેઓ ‘ડબ્બા’ જેવા રક્તકણમાં પેસી જાય છે, જ્યાં ટૅક્સી પાર્ક કરેલી હોય છે. પણ હીમોગ્લોબિનની ટૅક્સીના દરવાજા બંધ હોય છે. જેમ એક મોટી ભીડ ટૅક્સી માટે ધક્કા-મુક્કી કરતી હોય છે, તેમ ઑક્સિજનના પરમાણુ ટૅક્સીમાં ઘૂસવા કોશિશ કરે છે. એ ભીડમાંથી એક પરમાણુ ટૅક્સીની અંદર ઘૂસી જાય છે.

હવે એક અજોડ કાર્ય થાય છે. રક્તકણની અંદર રહેલાં હીમોગ્લોબિન અણુ પોતાનો આકાર બદલે છે. એનાથી ટૅક્સીના ચારે દરવાજા ઑટોમેટિક ખુલી જાય છે. ઑક્સિજન પરમાણુનો એક પૅસેન્જર ટૅક્સીમાં પહેલેથી જ બેસી ગયેલો છે. એની પાછળ બીજા પૅસેન્જર સહેલાઈથી બેસી જાય છે. આ કાર્ય અદ્દભુત રીતે થાય છે. આપણા લીધેલા એક જ શ્વાસથી, રક્તકણમાં રહેલી આશરે ૯૫ ટકા ટૅક્સીઓ પૅસેન્જરથી ભરાઈ જાય છે. દરેક રક્તકણમાં ૨૫ કરોડ કરતાં વધારે હીમોગ્લોબિનની ટૅક્સી હોય છે. તેઓ આશરે એક અબજ ઑક્સિજન પરમાણુને બેસાડી શકે છે! એક વાર બધી ટૅક્સી ભરાઈ જાય, ત્યારે લોહી વડે એમને શરીરના વિવિધ ભાગોમાં પહોંચાડવામાં આવે છે. આમ બધા અંગો ઑક્સિજનનો ઉપયોગ કરી શકે. પોતાની મંજિલ પર પહોંચતા પહેલાં ઑક્સિજન ટૅક્સીમાંથી ઊતરી ન પડે એ માટે હીમોગ્લોબિન શું કરે છે?

એનો જવાબ ટૅક્સીમાં એટલે કે હીમોગ્લોબિનમાં જ રહેલો છે. દરેક હિમોગ્લોબીન અણુમાં આયર્નના (લોહ) પરમાણુ હોય છે. તેઓ ઑક્સિજનને પકડી રાખવાનું કામ કરે છે. સામાન્ય રીતે, ઑક્સિજન, આયર્ન અને પાણી ભેગા થાય તો કાટ લાગે છે. કાટ લાગવાની ક્રિયામાં ઑક્સિજન વાયુમાંથી પદાર્થ બની જાય છે. એવી જ રીત રક્તકણમાં પણ પાણી, ઑક્સિજન અને આયર્ન હોય છે. પણ લોહી કટાઈ જતું નથ? કેમ? વળી, હીમોગ્લોબિન અણુ કઈ રીતે આયર્ન અને ઑક્સિજનને ભેગા કરી શકે અને જરૂર પડે ત્યારે છૂટા પણ પાડી શકે?

ચાલો હીમોગ્લોબિનમાં ઊંડા ઊતરીએ

આ પ્રશ્નોના જવાબ મેળવવા આપણે હીમોગ્લોબિન અણુને વધારે નજીકથી તપાસવો પડશે. દરેક હીમોગ્લોબિનમાં ચાર આયર્નના પરમાણુ હોય છે. એની ફરતે બરાબર રીતે ગોઠવેલા હાઇડ્રોજન, કાર્બન, નાઇટ્રોજન, સલ્ફર અને ઑક્સિજનના પરમાણુ હોય છે. આ બધા મળીને આશરે ૧૦,૦૦૦ પરમાણુ થાય. આ ચાર આયર્નના પરમાણુને કેમ આટલા બધા બીજા પરમાણુની જરૂર પડે છે?

પહેલું કારણ એ છે કે આયર્નના ચાર પરમાણુમાં વીજળીનો પ્રવાહ હોય છે. એટલે એને બરાબર સાચવી રાખવા પડે છે. આ વીજળીવાળા પરમાણુને “આયન” કહેવામાં આવે છે. જો આ પરમાણુને કાબૂમાં ન રાખવામાં આવે તો રક્તકણની અંદર તેઓ ઘણું નુકસાન કરી શકે છે. એટલે આયર્નના ચારે ચાર પરમાણુને જાણે એક-એક થાળીની વચમાં રાખવામાં આવે છે. * પછી આ ચાર થાળીને હીમોગ્લોબિનના અણુમાં ગોઠવવામાં આવે છે. આમ ઑક્સિજન સહેલાઈથી આયર્ન સાથે જોડાઈ શકે. પણ પાણીના અણુ તેઓને કોઈ પણ રીતે અડી ન શકે. પાણીના અણુ તેઓને અડતા નથી, એટલે કાટ પેદા થતો નથી.

હીમોગ્લોબિન અણુમાં રહેલાં આયર્નના પરમાણુ જાતે જ ઑક્સિજન સાથે જોડાઈ શકતા નથી, કે નથી અલગ થઈ શકતા. જો હીમોગ્લોબિન અણુમાં આ ચાર વીજળીવાળા આયર્નના અણુ ના હોત, તો હીમોગ્લોબિન અણુ નકામા થઈ જાત. હીમોગ્લોબિનમાં આયર્નના પરમાણુ બરાબર  ગોઠવેલા હોય, તો જ લોહીમાં ઑક્સિજનની આપ-લે થઈ શકે છે.

ઑક્સિજન પૂરું પાડવું

રક્તકણો, પહેલા મોટી નસો એટલે કે ધમનીમાં વહે છે. પછી પાતળી નસો એટલે કે શિરા દ્વારા શરીરના સૌથી ઊંડા ભાગોમાં પહોંચે છે. ફેફસાં કરતાં ઊંડા ભાગોમાં વધુ ગરમી હોય છે. ત્યાં ઑક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે. કાર્બન ડાયૉક્સાઈડને લીધે વધારે ઍસિડ પણ હોય છે. જ્યારે રક્તકણ આવા વાતાવરણને પારખી લે છે, ત્યારે એની અંદર રહેલી હીમોગ્લોબિન ટૅક્સી, ઑક્સિજનના પરમાણુને ઉતારી મૂકે છે.

હવે, હીમોગ્લોબિનના અણુ ફરીથી પોતાનો આકાર બદલે છે અને જાણે પોતાના દરવાજા બંધ કરી દે છે. એનાથી ઑક્સિજન ફરી વાર અંદર પેસી શકતું નથી. હવે હીમોગ્લોબિન ટૅક્સી, વળતી મુસાફરીમાં ઑક્સિજનને બદલે કાર્બન ડાયૉક્સાઈડને ફેફસાં સુધી લઈ જાય છે.

થોડી જ પળોમાં ઑક્સિજન વગરનો રક્તકણ ફેફસાંમાં પહોંચી જાય છે. ત્યાં હીમોગ્લોબિન ટૅક્સી, કાર્બન ડાયૉક્સાઈડને ઊતારી દે છે. પછી એ જીવન ટકાવી રાખતાં ઑક્સિજનને ફરીથી ઉપાડી લે છે. રક્તકણના લગભગ ૧૨૦ દિવસના જીવનમાં, આ ક્રિયા હજારો વખત થાય છે.

આપણે જોઈ શક્યા કે હીમોગ્લોબિનનો અણુ કોઈ સામાન્ય અણુ નથી. લેખની શરૂઆતમાં આપણે વાંચ્યું તેમ, આ અણુ “જટિલ અને અજાયબ” છે. એના રચનાર ઈશ્વર છે. તેમના અજાયબ કાર્યો માટે આપણે તેમના કેટલા આભારી છીએ. તેમની આવી અદ્‍ભુત કરામતને કારણે આપણે જીવીએ છીએ! (g10-E 09)

[ફુટનોટ]

[પાન ૨૫ પર બોક્સ]

તમારા હીમોગ્લોબિનની સંભાળ રાખો!

શરીરમાં કે લોહીમાં બહુ આયર્ન ન હોય તો એનો અર્થ થાય કે હીમોગ્લોબિન ઓછું છે. હીમોગ્લોબિનમાં ચાર આયર્નના પરમાણુ ખૂબ મહત્ત્વના છે. એના વગર હીમોગ્લોબિનમાં રહેલા બીજા ૧૦,૦૦૦ પરમાણુ નકામા છે. એટલે બહુ જરૂરી છે કે પૂરતું આયર્ન આપતો ખોરાક ખાઈએ. અમુક ખોરાકમાં ઘણું આયર્ન હોય છે, જે તમને બાજુના ચાર્ટમાં જોવા મળશે.

આયર્નવાળો ખોરાક ખાવા સાથે આ સૂચનો પણ પાળવા બહુ જરૂરી છે: ૧. પૂરતો આરામ લો અને નિયમિત કસરત કરો. ૨. ધૂમ્રપાન ન કરો. ૩. બીડી-સિગારેટના ધુમાડાથી દૂર રહો. તમાકુ અને એનાથી બનેલી ચીજો કેમ ખતરનાક છે?

બીડી-સિગારેટના ધુમાડામાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ નામનો ઝેરી વાયુ હોય છે. આ ઝેરી વાયુ વાહનોના એંજિનમાંથી પણ નીકળે છે. આ વાયુને લીધે ઘણા લોકોએ જીવ ગુમાવ્યાં છે. અમુક લોકોએ એનાથી આપઘાત પણ કર્યો છે. ઑક્સિજન કરતાં, કાર્બન મોનોક્સાઇડ ૨૦૦ ઘણા વધારે જલદીથી હીમોગ્લોબિનમાં રહેલા આયર્ન સાથે ચોંટી જાય છે. એટલે સિગારેટનો ધુમાડાને લીધે વ્યક્તિ નહિવત્‌ પ્રમાણમાં ઑક્સિજન લઈ શકે છે.

[પાન ૨૫ પર ચિત્રનું મથાળું]

ખોરાક ભાગ આયર્ન(મિ.ગ્રા.)

ગોળ ૦.૦૧૫ લી. ૫.૦

ટોફુ (સોયાબીનનું પનીર) ૦.૧૨ લી. ૪.૦

દાળ (કોઈ પણ) ૦.૧૨ લી. ૩.૩

સૂકાં પીચ અઢી ૨.૬

રાજમા ૦.૧૨ લી. ૨.૬

વ્હીટ જર્મ (ઘઉંના જ્વારા) ૦.૦૬ લી. ૨.૬

ચણા (કોઈ પણ) ૦.૧૨ લી. ૨.૪

બ્રોકોલી મોટો ટુકડો ૨.૧

(એક જાતનું ફૂલગોબી)

ટર્કી (એક જાતની મરઘી) ૮૫ ગ્રામ ૨.૦

કાચી પાલખની ભાજી ૦.૨૪ લી. ૦.૮

[પાન ૨૩ પર ડાયગ્રામ/ચિત્ર]

આયર્ન પરમાણુ

પ્રોટીનથી બનેલો આકાર

ઑક્સિજન

હીમ

ફેફસાંમાં પુષ્કળ ઑક્સિજનના પરમાણુ હોય છે. એ પરમાણુ હીમોગ્લોબિન અણુ સાથે જોડાય છે

ઑક્સિજનનો એક પરમાણુ, હીમોગ્લોબિન અણુ સાથે જોડાય ત્યારે અણુનો આકાર બદલાય છે. પછી બીજા ત્રણ ઑક્સિજનના પરમાણુઓ સહેલાઈથી અણુ સાથે જોડાય છે

હીમોગ્લોબિન, ફેફસાંમાંથી ઑક્સિજનના પરમાણુ લઈને શરીરમાં જરૂર હોય ત્યાં પહોંચાડે છે