Kvėpavimo koeficientas yra labai naudingas parametras vertinant metabolinį mišinį, naudojamą ramybės ar fizinio krūvio metu. Dėl jiems būdingų cheminių skirtumų visiškam riebalų, baltymų ir angliavandenių metabolizmui reikia skirtingo deguonies kiekio. Taigi oksiduoto energijos substrato tipas taip pat paveiks gaminamo anglies dioksido kiekį.
QR = pagamintas CO2 / sunaudotas O2
Atsižvelgiant į tai, kad kiekvienas makroelementas turi specifinį QR, įvertinus šį parametrą, galima atsekti maistinių medžiagų mišinį, metabolizuojamą ramybės metu arba atliekant konkrečią darbo veiklą.
Kvėpavimo angliavandenių koeficientas
Bendra angliavandenių molekulinė formulė yra Cn (H2O) n. Iš to išplaukia, kad angliavandenių molekulėje proporcija tarp vandenilio ir deguonies atomų skaičiaus yra fiksuota ir lygi 2: 1. Norint oksiduoti generinę heksozę (angliavandenius, turinčius šešis anglies atomus, pvz., Gliukozę), reikės šešių deguonies molekulių, todėl susidaro 6 anglies dioksido molekulės (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Todėl angliavandenių kvėpavimo koeficientas bus lygus: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Kvėpavimo takų lipidų koeficientas
Lipidus nuo angliavandenių išskiria mažesnis deguonies kiekis, proporcingas vandenilio atomų skaičiui. Todėl jų oksidacijai reikalingas didesnis deguonies kiekis.
Paimdami palmitino rūgštį, pamatome, kad jo oksidacijos metu susidaro 16 anglies dioksido ir vandens molekulių 23 sunaudotoms deguonies molekulėms.
Todėl kvėpavimo koeficientas bus lygus: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Paprastai lipidams priskiriamas 0,7 kvėpavimo koeficientas, turint omenyje, kad ši vertė svyruoja nuo 0,69 iki 0,73, atsižvelgiant į riebalų rūgštį apibūdinančios anglies grandinės ilgį.
Kvėpavimo baltymų koeficientas
Pagrindinis skirtumas, skiriantis baltymus nuo riebalų ir angliavandenių, yra azoto atomai. Dėl šio cheminio skirtumo baltymų molekulės eina tam tikru metabolizmo keliu. Kepenys pirmiausia turi pašalinti azotą per procesą, vadinamą deaminacija. Tik tada likusi aminorūgščių molekulės dalis (vadinama keto rūgštimi) gali būti oksiduojama į anglies dioksidą ir vandenį.
Kaip ir lipidai, keto rūgštys yra santykinai mažai deguonies. Todėl dėl jų oksidacijos susidarys mažesnis anglies dioksido kiekis nei sunaudotas deguonis.
Albuminas, gausiausias baltymas plazmoje, oksiduojasi pagal šią reakciją:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Todėl kvėpavimo koeficientas bus lygus: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
Pagal susitarimą baltymų QR yra fiksuotas 0,82.
Kvėpavimo koeficiento reikšmė
Siekdami patenkinti organizmo energijos poreikius, kiekvienas iš mūsų naudoja skirtingus medžiagų apykaitos mišinius, susijusius su fizinėmis pastangomis. Kuo intensyvesnis, tuo didesnis oksiduotos gliukozės procentas. Dauguma ramybės būsenoje gaunamos energijos gaunama metabolizuojant rūgštis. riebalai. Dėl šios priežasties pagrįstai galima tikėtis, kad ramybės būsenoje kvėpavimo koeficientas yra artimas 0,7, o intensyvaus fizinio krūvio metu - didesnis.
Atliekant veiklą nuo absoliutaus poilsio iki lengvų aerobinių pratimų, kvėpavimo koeficientas yra apie 0,82 ± 4%. Ši eksperimentiškai gauta data rodo, kad organizmas oksiduoja mišinį, kuriame yra 60% riebalų ir 40% angliavandenių (esant tam tikroms sąlygoms). Poilsio ar vidutinio fizinio aktyvumo baltymų energijos vaidmuo yra nereikšmingas, todėl kalbame apie ne baltymų kvėpavimo koeficientą).
Kiekviena QR reikšmė atitinka deguonies kalorijų ekvivalentą, kuris reiškia išleistų kalorijų skaičių litre O2. Šių duomenų dėka galima labai tiksliai atsekti darbo veiklos energijos sąnaudas. Tarkime, kad vidutinio sunkumo aerobinių pratimų metu kvėpavimo koeficientas, išmatuotas atliekant dujų analizę, yra lygus 0,86; peržiūrėję specialią lentelę, nustatome, kad sunaudoto deguonies litro energijos ekvivalentas yra 4,875 Kcal. Šiuo metu norima sužinoti energijos kiekį mankštos išlaidų pakaks padauginti deguonies litrus iš 4,875.
Intensyvaus fizinio krūvio metu situacija radikaliai pasikeičia ir kvėpavimo koeficientas labai kinta. Dėl didžiulės pieno rūgšties gamybos suaktyvėja daugybė pagalbinių medžiagų apykaitos mechanizmų, tokių kaip buferinės sistemos ir hiperventiliacija. Abiem atvejais padidėja CO2 pašalinimas, nepriklausomai nuo energijos substratų oksidacijos. Iki skaitiklio (CO2 ) ir išlaikant vardiklį pastovų (O2), kvėpavimo koeficientas pakyla ir pasiekia aukštesnes vertes.
Atsigaunant po intensyvios veiklos, kai dalis anglies dioksido naudojama bikarbonato atsargoms reformuoti, kvėpavimo koeficientas nukrenta žemiau ribinės vertės 0,70.
Todėl akivaizdu, kad tokiose situacijose kvėpavimo koeficientas tiksliai neatspindi to, kas vyksta ląstelių lygyje oksiduojant energijos substratus. Tokiais atvejais kvėpavimo fiziologai nori kalbėti apie išorinį kvėpavimo koeficientą arba ryšį tarp kvėpavimo mainų (R).
