Дыхательный коэффициент - очень полезный параметр для оценки метаболической смеси, используемой в состоянии покоя или во время физических упражнений. Из-за присущих им химических различий для полного метаболизма жиров, белков и углеводов требуется разное количество кислорода. Следовательно, тип окисленного энергетического субстрата также будет влиять на количество производимого диоксида углерода.
QR = произведенный CO2 / потребленный O2
Учитывая, что каждый макроэлемент имеет определенный QR, оценивая этот параметр, можно проследить смесь питательных веществ, метаболизируемых в состоянии покоя или во время определенной рабочей активности.
Респираторный коэффициент углеводов
Общая молекулярная формула углеводов - Cn (H2O) n. Отсюда следует, что в молекуле углевода соотношение между числом атомов водорода и атомов кислорода фиксировано и равно 2: 1. Для окисления общей гексозы (углевода с шестью атомами углерода, такого как глюкоза), следовательно, необходимо шесть атомов кислорода. молекул, в результате чего образуются 6 молекул углекислого газа (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Следовательно, респираторный коэффициент углеводов будет равен: 6CO2 / 6O2 = 1,00.
Респираторный коэффициент липидов
Липиды отличаются от углеводов более низким содержанием кислорода пропорционально количеству атомов водорода. Следовательно, для их окисления требуется большее количество кислорода.
Взяв в качестве примера пальмитиновую кислоту, мы обнаруживаем, что при ее окислении образуется 16 молекул углекислого газа и воды на 23 потребляемые молекулы кислорода. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Таким образом, респираторный коэффициент будет равен: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696.
Обычно респираторный коэффициент 0,7 относится к липидам, учитывая, что это значение колеблется от 0,69 до 0,73 в зависимости от длины углеродной цепи, которая характеризует жирную кислоту.
Респираторный коэффициент белков
Основное отличие белков от жиров и углеводов - наличие атомов азота. Из-за этого химического различия молекулы белка следуют определенному метаболическому пути. Печень должна сначала удалить азот посредством процесса, называемого дезаминированием. Только тогда оставшаяся часть молекулы аминокислоты (называемая кетокислотой) может быть окислена до диоксида углерода и воды.
Как и липиды, кетокислоты относительно бедны кислородом. Следовательно, их окисление приведет к образованию меньшего количества углекислого газа, чем количество потребляемого кислорода.
Альбумин, самый распространенный белок в плазме, окисляется в соответствии со следующей реакцией:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Таким образом, респираторный коэффициент будет равен: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818.
QR белков обычно фиксируется на уровне 0,82.
Значение респираторного коэффициента
Чтобы удовлетворить потребности организма в энергии, каждый из нас использует различные метаболические смеси в зависимости от физических усилий. Чем интенсивнее она, тем выше процент окисленной глюкозы. Большая часть энергии, производимой в состоянии покоя, происходит за счет метаболизма кислот. толстый. По этой причине разумно ожидать, что респираторный коэффициент близок к 0,7 в состоянии покоя и выше при физических нагрузках.
При выполнении упражнений от абсолютного отдыха до легких аэробных упражнений респираторный коэффициент составляет около 0,82 ± 4%. Эти данные, полученные экспериментально, свидетельствуют об окислении организмом смеси, состоящей из 60% жиров и 40% углеводов (в условиях покоя или умеренной физической активности энергетическая роль белков незначительна, поэтому мы говорим о небелковом респираторном коэффициенте).
Каждое значение QR соответствует калорийному эквиваленту кислорода, который представляет собой количество калорий, высвобождаемых на литр O2. Благодаря этим данным можно очень точно отслеживать расход энергии во время работы. Предположим, что во время умеренных аэробных упражнений дыхательный коэффициент, измеренный с помощью газового анализа, равен 0,86; обратившись к специальной таблице, мы обнаружим, что энергетический эквивалент на литр потребляемого кислорода составляет 4,875 ккал. На этом этапе, чтобы узнать энергию Расхода на упражнения будет достаточно, чтобы литры потребленного кислорода умножились на 4,875.
При интенсивных физических нагрузках ситуация кардинально меняется, и дыхательный коэффициент претерпевает большие колебания. Из-за массового производства молочной кислоты активируются многочисленные вспомогательные метаболические механизмы, такие как буферные системы и гипервентиляция. В обоих случаях происходит усиление выведения CO2, независимо от окисления энергетических субстратов. В числитель (CO2 ) и при постоянном знаменателе (O2) респираторный коэффициент претерпевает резкий скачок, достигающий значений выше единицы.
Во время восстановления после интенсивной активности, когда часть углекислого газа используется для восстановления запасов бикарбоната, респираторный коэффициент падает ниже предельного значения 0,70.
Поэтому ясно, что в таких ситуациях респираторный коэффициент не совсем точно отражает то, что происходит на клеточном уровне во время окисления энергетических субстратов. В этих случаях физиологи дыхания предпочитают говорить о внешнем дыхательном коэффициенте или о взаимосвязи между дыхательными обменами (R).
