Elpošanas koeficients ir ļoti noderīgs parametrs, lai novērtētu vielmaiņas maisījumu, ko izmanto miera stāvoklī vai fiziskās slodzes laikā. Sakarā ar ķīmiskajām atšķirībām, kas tos raksturo, tauku, olbaltumvielu un ogļhidrātu pilnīgai metabolizēšanai nepieciešams atšķirīgs skābekļa daudzums. Līdz ar to oksidētā enerģijas substrāta veids ietekmēs arī saražotā oglekļa dioksīda daudzumu.
QR = saražotais CO2 / patērētais O2
Ņemot vērā, ka katram makroelementam ir īpašs QR, novērtējot šo parametru, ir iespējams izsekot barības vielu maisījumam, kas tiek metabolizēts miera stāvoklī vai noteiktas darba aktivitātes laikā.
Ogļhidrātu elpošanas koeficients
Ogļhidrātu vispārējā molekulārā formula ir Cn (H2O) n. No tā izriet, ka ogļhidrātu molekulā proporcija starp ūdeņraža atomu un skābekļa atomu skaitu ir fiksēta un vienāda ar 2: 1. Lai ģenērisko heksozi (ogļhidrātu ar sešiem oglekļa atomiem, piemēram, glikozi) oksidētu, būs nepieciešami seši skābekļi molekulas, kā rezultātā veidojas 6 oglekļa dioksīda molekulas (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Tāpēc ogļhidrātu elpošanas koeficients būs vienāds ar: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Lipīdu elpošanas koeficients
Lipīdus no ogļhidrātiem atšķir ar zemāku skābekļa saturu proporcionāli ūdeņraža atomu skaitam. Līdz ar to to oksidēšanai nepieciešams lielāks skābekļa daudzums.
Par piemēru ņemot palmitīnskābi, mēs atklājam, ka tās oksidēšanās laikā 23 oglekļa dioksīda molekulas un ūdens veidojas 23 patērētajām skābekļa molekulām.
Tāpēc elpošanas koeficients būs vienāds ar: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Parasti lipīdiem tiek piešķirts elpošanas koeficients 0,7, paturot prātā, ka šī vērtība svārstās no 0,69 līdz 0,73 attiecībā pret taukskābi raksturojošās oglekļa ķēdes garumu.
Olbaltumvielu elpošanas koeficients
Galvenā atšķirība, kas atšķir olbaltumvielas no taukiem un ogļhidrātiem, ir slāpekļa atomu klātbūtne. Šīs ķīmiskās atšķirības dēļ olbaltumvielu molekulas seko noteiktam vielmaiņas ceļam. Aknām vispirms ir jālikvidē slāpeklis, izmantojot procesu, ko sauc par deamināciju. Tikai tad atlikušo aminoskābes molekulas daļu (ko sauc par ketoskābi) var oksidēt līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim.
Tāpat kā lipīdi, keto skābes ir salīdzinoši nabadzīgas ar skābekli. Tāpēc to oksidēšana novedīs pie oglekļa dioksīda daudzuma, kas ir mazāks par patērētā skābekļa daudzumu.
Albumīns, visplašāk sastopamais plazmas proteīns, oksidējas pēc šādas reakcijas:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Tāpēc elpošanas koeficients būs vienāds ar: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
Olbaltumvielu QR pēc vienošanās ir noteikts 0,82.
Elpošanas koeficienta nozīme
Lai apmierinātu organisma enerģijas vajadzības, katrs no mums izmanto dažādus vielmaiņas maisījumus attiecībā uz fizisko piepūli. Jo intensīvāks tas ir, jo lielāks ir oksidētās glikozes procentuālais daudzums. Liela daļa miera stāvoklī iegūtās enerģijas rodas no skābju metabolizācijas. tauki. Šī iemesla dēļ ir saprātīgi gaidīt elpošanas koeficientu tuvu 0,7 miera stāvoklī un lielāku slodzes laikā.
Veicot darbības, sākot no absolūtas atpūtas līdz vieglam aerobam vingrinājumam, elpošanas koeficients ir aptuveni 0,82 ± 4%. Šis eksperimentāli iegūtais rādītājs liecina par to, ka organisms oksidē maisījumu, kas sastāv no 60% tauku un 40% ogļhidrātu (apstākļos) atpūtas vai mērenas fiziskās aktivitātes gadījumā olbaltumvielu enerģētiskā loma ir niecīga, tāpēc mēs runājam par bezproteīna elpošanas koeficientu).
Katra QR vērtība atbilst skābekļa kaloriju ekvivalentam, kas apzīmē izdalīto kaloriju skaitu uz litru O2. Pateicoties šiem datiem, ir iespējams ļoti precīzi izsekot darba aktivitātes enerģijas patēriņam. Pieņemsim, ka mērenu aerobo vingrinājumu laikā elpošanas koeficients, kas mērīts ar gāzes analīzi, ir vienāds ar 0,86; apskatot īpašu tabulu, mēs atklājam, ka enerģijas ekvivalents uz patērēto skābekļa litru ir 4,875 Kcal. Šajā brīdī, lai uzzinātu enerģiju vingrinājumu izdevumi būs pietiekami, lai reizinātu skābekļa litrus ar 4,875.
Intensīvas fiziskās slodzes laikā situācija radikāli mainās, un elpošanas koeficients ievērojami mainās. Pateicoties masveida pienskābes ražošanai, tiek aktivizēti daudzi palīgmetabolisma mehānismi, piemēram, buferšķīduma sistēmas un hiperventilācija. Abos gadījumos palielinās CO2 izvadīšana, neatkarīgi no enerģijas substrātu oksidēšanās. Uz skaitītāju (CO2 ) un, saglabājot saucēju nemainīgu (O2), elpošanas koeficients piedzīvo strauju pieaugumu, sasniedzot augstākas vērtības nekā viena.
Atveseļošanās laikā pēc intensīvas darbības, kad daļa oglekļa dioksīda tiek izmantota bikarbonāta rezervju reformēšanai, elpošanas koeficients nokrītas zem robežvērtības 0,70.
Tāpēc ir skaidrs, ka šādās situācijās elpošanas koeficients precīzi neatspoguļo to, kas notiek šūnu līmenī enerģijas substrātu oksidēšanās laikā. Šādos gadījumos elpošanas fiziologi dod priekšroku runāt par ārējo elpošanas koeficientu vai saikni starp elpošanas apmaiņu (R).
