fiziologija

Kvėpavimo koeficientas

Kvėpavimo koeficientas yra labai naudingas parametras, kad būtų galima įvertinti metabolinį mišinį, naudojamą poilsio metu arba fizinio krūvio metu. Dėl cheminių skirtumų, kurie jiems būdingi, visiškas riebalų, baltymų ir angliavandenių metabolizmas reikalauja skirtingo kiekio deguonies. Todėl oksiduoto energijos substrato tipas taip pat paveiks susidariusio anglies dioksido kiekį.

Metabolinis kvėpavimo koeficientas (QR) apibrėžiamas kaip susidariusio anglies dioksido ir suvartoto deguonies kiekio santykio rezultatas.

QR = CO 2 pagamintas / O 2 sunaudotas

Atsižvelgiant į tai, kad kiekvienoje makroelemente yra specifinis QR, vertinant šį parametrą, galima atsekti maistinių medžiagų mišinį, metabolizuojamą poilsio metu arba tam tikros darbo veiklos metu.

Angliavandenių kvėpavimo koeficientas

Bendra angliavandenių molekulinė formulė yra Cn (H20) n. Iš to išplaukia, kad gliukagono molekulėje vandenilio atomų ir deguonies kiekio santykis yra 2: 1. Todėl, norint oksiduoti bendrąją heksozę (angliavandenius su šešiais anglies atomais, pvz., Gliukoze), reikės šešių deguonies molekulių, dėl kurių susidarys 6 anglies dioksido molekulės (C6H 12 0 6 + 60 2 → 6H 2 0 + 6C0 2 ),

Todėl angliavandenių kvėpavimo koeficientas bus lygus: 6CO 2 / 6O 2 = 1, 00

Lipidų kvėpavimo koeficientas

Lipidai skiriasi nuo angliavandenių mažesniu deguonies kiekiu proporcingai vandenilio atomų skaičiui. Dėl to jų oksidacijai reikia didesnio deguonies kiekio.

Pavyzdžiui, atsižvelgiant į palmitino rūgštį, matome, kad oksidacijos metu susidaro 16 anglies dioksido ir vandens molekulių, vartojamų 23 deguonies molekulėms. C16H32O2 + 23O2 → 16C02 + 16 H20

Todėl kvėpavimo koeficientas bus lygus: 16 CO 2/23 AR 2 = 0, 666

Paprastai jis priskiriamas lipidams kvėpavimo koeficientui, lygiam 0, 7, turint omenyje, kad ši vertė svyruoja nuo 0, 69 iki 0, 73, palyginti su riebalų rūgščiai būdingos anglies grandinės ilgiu.

Baltymų kvėpavimo koeficientas

Pagrindinis skirtumas, kuris išskiria baltymus nuo riebalų ir angliavandenių, yra azoto atomų buvimas. Dėl šio cheminio skirtumo baltymų molekulės seka tam tikrą medžiagų apykaitos kelią. Pirmiausia kepenys turi pašalinti azotą per procesą, vadinamą deaminacija. Tik šiuo metu likusi aminorūgšties molekulės dalis (vadinama ketoacid) gali oksiduotis į anglies dioksidą ir vandenį.

Kaip ir lipidai, keto rūgštys taip pat yra santykinai deguonis. Dėl to jų oksidacija sukels mažiau anglies dioksido nei suvartojama deguonies.

Albuminas, didžiausias baltymų kiekis plazmoje, oksiduojasi pagal šią reakciją:

C 72H 112N 2O 22S + 77O 2 → 63 CO 2 + 38 H20 + SO3 + 9 CO (NH2) 2

Todėl kvėpavimo koeficientas bus lygus: 63 CO 2/77 OR 2 = 0, 818

Baltymų QR yra fiksuota pagal susitarimą 0, 82 .

Kvėpavimo koeficiento reikšmė

Norint patenkinti energetinius organizmo poreikius, kiekvienas iš mūsų naudoja skirtingus medžiagų apykaitos mišinius fizinės jėgos atžvilgiu. Kuo intensyviau tai yra, tuo didesnis bus oksiduoto gliukozės procentas. Didelė poilsio metu pagamintos energijos dalis atsiranda dėl riebalų rūgščių metabolizavimo. Dėl šios priežasties intensyvios treniruotės metu pagrįstai galima tikėtis, kad kvėpavimo koeficientas, lygus 0, 7, yra laisvas ir didesnis.

Atliekant veiklą, pradedant nuo absoliutaus poilsio iki šviesos aerobikos, kvėpavimo koeficientas yra apie 0, 82 ± 4%. Šie eksperimentiškai gauti duomenys rodo, kad organizmas oksiduoja mišinį, sudarytą iš 60% riebalų ir 40% angliavandenių (poilsio ar vidutinio fizinio aktyvumo sąlygomis baltymų energinis vaidmuo yra nereikšmingas, todėl kalbame apie ne baltymų kvėpavimo koeficientą).

Kiekvienai QR reikšmei priskiriamas deguonies kalorijų ekvivalentas, atitinkantis išleistų kalorijų skaičių vienam litrui O2. Šių duomenų dėka galima labai tiksliai atsekti energijos sąnaudas darbo veikloje. Mes manome, kad vidutinio aerobinio pratimo metu kvėpavimo koeficientas, matuojamas dujų analizėje, yra lygus 0, 86; pasikonsultavę su konkrečia lentele, gauname, kad sunaudotas deguonies energetinis ekvivalentas yra 4 875 Kcal. Šiuo metu norint sužinoti pratimo energijos sąnaudas, pakaks dauginti sunaudojamo deguonies litrus 4 875.

Intensyvios fizinės jėgos metu situacija iš esmės keičiasi, o kvėpavimo koeficientas iš esmės pasikeičia. Dėl masinės pieno rūgšties gamybos aktyvuojami daug papildomų medžiagų apykaitos mechanizmų, tokių kaip buferinės sistemos ir hiperventiliacija. Abiem atvejais padidėja CO2 šalinimas, nepriklausomai nuo energijos substratų oksidacijos. Padidinus skaitiklyje (CO2) esančius duomenis ir išlaikant vardiklį (O2) pastovus, kvėpavimo koeficientas viršija pasiekiamąją vertę, didesnę už vienetą.

Atkūrimo metu po intensyvios veiklos, kai dalis anglies dioksido panaudojama bikarbonato rezervams pertvarkyti, kvėpavimo koeficientas nukrenta žemiau ribinės vertės 0, 70.

Todėl aišku, kad šiose situacijose kvėpavimo koeficientas tiksliai neatspindi to, kas vyksta ląstelių lygiu energijos substratų oksidacijos metu. Tokiais atvejais kvėpavimo fiziologai nori kalbėti apie išorinį kvėpavimo koeficientą arba kvėpavimo mainų santykį (R).