ความฉลาดทางการหายใจ QR

ความฉลาดทางการหายใจของคาร์โบไฮเดรต

สูตรโมเลกุลทั่วไปของคาร์โบไฮเดรตคือ Cn (H2O) n ตามมาด้วยว่าภายในโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรต สัดส่วนระหว่างจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนกับของออกซิเจนจะคงที่และเท่ากับ 2: 1 ในการออกซิไดซ์เฮกโซสทั่วไป (คาร์โบไฮเดรตที่มีอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอม เช่น กลูโคส) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีออกซิเจน 6 ตัว โมเลกุลทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมเลกุล (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02)
ดังนั้นความฉลาดทางการหายใจของคาร์โบไฮเดรตจะเท่ากับ: 6CO2 / 6O2 = 1.00

ความฉลาดทางการหายใจของไขมัน

ไขมันแตกต่างจากคาร์โบไฮเดรตโดยปริมาณออกซิเจนที่ต่ำกว่าตามสัดส่วนของจำนวนอะตอมของไฮโดรเจน ดังนั้น การเกิดออกซิเดชันของพวกมันจึงต้องการออกซิเจนในปริมาณที่มากขึ้น
จากตัวอย่างกรดปาลมิติก เราพบว่าในระหว่างการออกซิเดชัน คาร์บอนไดออกไซด์ 16 โมเลกุลและน้ำจะก่อตัวขึ้นสำหรับการใช้ออกซิเจน 23 โมเลกุล C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
ดังนั้นความฉลาดทางการหายใจจะเท่ากับ: 16 CO2 / 23 O2 = 0.696
โดยปกติ ความฉลาดทางการหายใจที่ 0.7 จะมาจากไขมัน โดยคำนึงว่าค่านี้ผันผวนจาก 0.69 เป็น 0.73 ซึ่งสัมพันธ์กับความยาวของสายโซ่คาร์บอนที่เป็นลักษณะของกรดไขมัน

ความฉลาดทางการหายใจของโปรตีน

ความแตกต่างหลักที่แยกแยะโปรตีนจากไขมันและคาร์โบไฮเดรตคือการมีอะตอมของไนโตรเจน เนื่องจากความแตกต่างทางเคมีนี้ โมเลกุลของโปรตีนจึงเป็นไปตามเส้นทางเมแทบอลิซึมโดยเฉพาะ ตับต้องกำจัดไนโตรเจนก่อนผ่านกระบวนการที่เรียกว่า deamination จากนั้น ส่วนที่เหลือของโมเลกุลกรดอะมิโน (เรียกว่า กรดคีโต) จะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

เช่นเดียวกับลิปิด กรดคีโตค่อนข้างขาดออกซิเจน การเกิดออกซิเดชันของพวกมันจะนำไปสู่การก่อตัวของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ต่ำกว่าปริมาณออกซิเจนที่บริโภค
อัลบูมิน ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดในพลาสมา ออกซิไดซ์ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
ดังนั้นความฉลาดทางการหายใจจะเท่ากับ: 63 CO2 / 77 O2 = 0.818
QR ของโปรตีนได้รับการแก้ไขตามแบบแผนที่ 0.82

ความหมายของความฉลาดทางการหายใจ

เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของสิ่งมีชีวิต เราแต่ละคนใช้สารผสมเมตาบอลิซึมที่สัมพันธ์กับความพยายามทางกายภาพ ยิ่งรุนแรงมากเท่าใด เปอร์เซ็นต์ของกลูโคสออกซิไดซ์ก็จะมากขึ้นเท่านั้น พลังงานส่วนใหญ่ที่ผลิตในช่วงเวลาที่เหลือมาจากการเผาผลาญของกรด อ้วน. ด้วยเหตุผลนี้ จึงสมเหตุสมผลที่จะคาดว่าความฉลาดทางการหายใจจะอยู่ที่ระดับ 0.7 ขณะพักและสูงขึ้นระหว่างการออกกำลังกายที่ต้องใช้กำลังมาก
ทำกิจกรรมต่าง ๆ ตั้งแต่การพักผ่อนอย่างแท้จริงไปจนถึงการออกกำลังกายแบบแอโรบิกเบา ๆ ความฉลาดทางการหายใจอยู่ที่ประมาณ 0.82 ± 4% ตัวเลขนี้ที่ได้รับจากการทดลองเป็นเครื่องยืนยันถึงการเกิดออกซิเดชันโดยสิ่งมีชีวิตของส่วนผสมที่ประกอบด้วยไขมัน 60% และคาร์โบไฮเดรต 40% (ในสภาวะ) ของการพักผ่อนหรือการออกกำลังกายในระดับปานกลาง บทบาทด้านพลังงานของโปรตีนมีน้อยมาก ดังนั้นเราจึงพูดถึงความฉลาดทางการหายใจที่ไม่ใช่โปรตีน)
ค่า QR แต่ละค่าสอดคล้องกับแคลอรี่ที่เทียบเท่ากับออกซิเจนซึ่งแสดงถึงจำนวนแคลอรี่ที่ปล่อยออกมาต่อลิตรของ O2 ด้วยข้อมูลนี้ คุณจึงสามารถติดตามการใช้พลังงานของกิจกรรมการทำงานได้อย่างแม่นยำมาก สมมติว่าระหว่างการออกกำลังกายแบบแอโรบิกระดับปานกลางความฉลาดทางการหายใจซึ่งวัดจากการวิเคราะห์ก๊าซมีค่าเท่ากับ 0.86 โดยพิจารณาจากตารางพิเศษพบว่าปริมาณพลังงานที่เทียบเท่าต่อออกซิเจน 1 ลิตรที่ใช้ไปคือ 4.875 กิโลแคลอรี ณ จุดนี้เพื่อค้นหาพลังงาน ค่าใช้จ่ายในการออกกำลังกายจะเพียงพอที่จะคูณออกซิเจนที่ใช้ไป 4.875 ลิตร
ในระหว่างการออกแรงทางกายภาพอย่างรุนแรง สถานการณ์จะเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง และความฉลาดทางการหายใจจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก เนื่องจากการผลิตกรดแลคติกในปริมาณมาก กลไกเมตาบอลิซึมเสริมจำนวนมากจึงถูกกระตุ้น เช่น ระบบบัฟเฟอร์และการหายใจมากเกินไป ในทั้งสองกรณี มีการเพิ่มขึ้นในการกำจัด CO2 โดยไม่ขึ้นกับการเกิดออกซิเดชันของซับสเตรตพลังงาน ไปที่ตัวเศษ (CO2 ) และรักษาค่าคงที่ตัวส่วน (O2) ความฉลาดทางการหายใจผ่านคลื่นถึงค่าที่สูงกว่าหนึ่ง
ในระหว่างการฟื้นตัวหลังกิจกรรมที่รุนแรง เมื่อใช้คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนหนึ่งเพื่อปฏิรูปแหล่งสำรองไบคาร์บอเนต ความฉลาดทางการหายใจจะลดลงต่ำกว่าค่าขีดจำกัด 0.70
ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าในสถานการณ์เช่นนี้ ความฉลาดทางการหายใจไม่ได้สะท้อนถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับเซลล์อย่างชัดเจนในระหว่างการออกซิเดชันของซับสเตรตพลังงาน ในกรณีเหล่านี้ นักสรีรวิทยาของการหายใจมักจะพูดถึงความฉลาดทางการหายใจภายนอกหรือความสัมพันธ์ระหว่างการแลกเปลี่ยนทางเดินหายใจ (R)