Коефіцієнт дихання є дуже корисним параметром для оцінки метаболічної суміші, що використовується у спокої або під час фізичних навантажень. Через хімічні відмінності, що їх характеризують, для повного метаболізму жирів, білків та вуглеводів потрібна різна кількість кисню. Отже, тип окисленої енергетичної основи також впливатиме на кількість вуглекислого газу, що виробляється.
QR = вироблений CO2 / спожитий O2
Враховуючи, що кожен макроелемент має певний QR, оцінюючи цей параметр, можна простежити суміш поживних речовин, що метаболізуються у спокої або під час певної робочої діяльності.
Дихальна частка вуглеводів
Загальна молекулярна формула вуглеводу - Cn (H2O) n. Звідси випливає, що в молекулі вуглеводів пропорція між кількістю атомів водню та кількістю кисню є фіксованою та дорівнює 2: 1. Для окислення загальної гексози (вуглеводів із шістьма атомами вуглецю, таких як глюкоза) значить, знадобиться шість кисню молекул, в результаті чого утворюється 6 молекул вуглекислого газу (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Тому дихальна частка вуглеводів буде дорівнює: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Дихальна частка ліпідів
Ліпіди відрізняються від вуглеводів меншим вмістом кисню пропорційно кількості атомів водню. Отже, для їх окислення потрібна більша кількість кисню.
Взявши як приклад пальмітинову кислоту, ми виявляємо, що під час її окислення для 23 споживаних молекул кисню утворюється 16 молекул вуглекислого газу та води. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Тому коефіцієнт дихання буде дорівнює: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Зазвичай дихальна частка 0,7 відноситься до ліпідів, маючи на увазі, що це значення коливається від 0,69 до 0,73 щодо довжини вуглецевого ланцюга, що характеризує жирну кислоту.
Дихальна частка білків
Основна відмінність, яка відрізняє білки від жирів і вуглеводів, - це наявність атомів азоту. Завдяки цій хімічній різниці молекули білка йдуть певним метаболічним шляхом. Печінка повинна спочатку видалити азот за допомогою процесу, що називається дезамінуванням. Лише після цього частина молекули амінокислоти, що залишилася (так звана кетокислота), може бути окислена до вуглекислого газу та води.
Як і ліпіди, кетокислоти відносно бідні киснем. Тому їх окислення призведе до утворення меншої кількості вуглекислого газу, ніж кількість споживаного кисню.
Альбумін, найбільш поширений білок у плазмі, окислюється за такою реакцією:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Тому коефіцієнт дихання буде дорівнює: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
QR білків за умовою встановлено на рівні 0,82.
Значення коефіцієнта дихання
Щоб задовольнити енергетичні потреби організму, кожен із нас використовує різні метаболічні суміші щодо фізичних зусиль. Чим це інтенсивніше, тим більший відсоток окисленої глюкози. Значна частина енергії, виробленої у спокої, походить від метаболізму кислот. жиру. З цієї причини розумно очікувати коефіцієнта дихання, близького до 0,7 у спокої та вище під час важких фізичних навантажень.
Виконуючи діяльність, починаючи від абсолютного відпочинку до легких аеробних вправ, коефіцієнт дихання становить близько 0,82 ± 4%. Ця дата, отримана експериментально, свідчить про окислення організмом суміші, що складається з 60% жирів і 40% вуглеводів (в умовах спокою або помірної фізичної активності енергетична роль білків є незначною, тому ми говоримо про небілковий дихальний фактор).
Кожне значення QR відповідає калорійному еквіваленту кисню, який представляє кількість калорій, що виділяються на літр O2. Завдяки цим даним можна дуже точно відстежити витрати енергії на робочу діяльність. Припустимо, що під час помірних аеробних вправ дихальна частка, виміряна за допомогою газового аналізу, дорівнює 0,86; за допомогою спеціальної таблиці ми виявляємо, що енергетичний еквівалент на літр спожитого кисню становить 4,875 Ккал. витрати фізичних вправ буде достатньо, щоб літри спожитого кисню помножити на 4,875.
Під час інтенсивних фізичних навантажень ситуація кардинально змінюється, і коефіцієнт дихання зазнає значних коливань. Через масове виробництво молочної кислоти активізуються численні допоміжні метаболічні механізми, такі як буферні системи та гіпервентиляція. В обох випадках спостерігається збільшення елімінації CO2, незалежно від окислення енергетичних субстратів. До чисельника (CO2 ) і зберігаючи знаменник постійним (O2), дихальна частка зазнає сплеску, досягаючи значень вище одиниці.
Під час відновлення після інтенсивної діяльності, коли частина вуглекислого газу використовується для реформування запасів бікарбонату, коефіцієнт дихання падає нижче граничного значення 0,70.
Тому зрозуміло, що в таких ситуаціях коефіцієнт дихання не точно відображає те, що відбувається на клітинному рівні під час окислення енергетичних субстратів. У цих випадках фізіологи дихання вважають за краще говорити про коефіцієнт зовнішнього дихання або про зв'язок між дихальними обмінами (R).
