Респіраторний коефіцієнт є дуже корисним параметром для оцінки метаболічної суміші, що використовується в спокої або під час фізичних вправ. Через хімічні відмінності, які характеризують їх, повна метаболізація жирів, білків і вуглеводів вимагає різної кількості кисню. Отже, тип окисленої енергетичної підкладки також впливатиме на кількість одержуваного діоксиду вуглецю.
QR = CO 2 продукується / O 2 споживається
Враховуючи те, що кожен макронутрієнт має специфічний QR, за допомогою цього параметра можна простежити, щоб живильна суміш метаболізувалася в спокої або під час певної робочої діяльності.
Дихальний коефіцієнт вуглеводів
Загальною молекулярною формулою вуглеводу є Cn (H 2 O) n. Звідси випливає, що в межах молекули вуглеводу співвідношення між кількістю атомів водню і кількістю кисню є фіксованим і дорівнює 2: 1. Для окислення родового гексози (вуглевод з шістьма атомами вуглецю, таких як глюкоза) буде потрібно шість молекул кисню, з подальшим утворенням 6 молекул двоокису вуглецю (C 6 H 12 0 6 + 60 2 → 6H 2 0 + 6 C 0 2 ),
Таким чином, дихальний коефіцієнт вуглеводів буде дорівнює: 6CO 2 / 6O 2 = 1.00
Респіраторний коефіцієнт ліпідів
Ліпіди відрізняються від вуглеводів більш низьким вмістом кисню пропорційно кількості атомів водню. Отже, їх окислення вимагає більшої кількості кисню.
Приймаючи в якості прикладу пальмітинову кислоту, ми виявляємо, що під час її окислення утворюються 16 молекул вуглекислого газу і води для 23 молекул споживання кисню. C 16 H 32 O 2 + 23 O 2 → 16 CO 2 + 16 H 2 O
Таким чином, дихальний коефіцієнт буде дорівнювати: 16 CO 2/23 O 2 = 0, 696
Звичайно ліпідам приписують дихальний коефіцієнт, рівний 0, 7, враховуючи, що ця величина коливається від 0, 69 до 0, 73 по відношенню до довжини вуглецевого ланцюга, що характеризує жирну кислоту.
Респіраторний коефіцієнт білків
Основною відмінністю, що відрізняє білки від жирів і вуглеводів, є наявність атомів азоту. Через цю хімічну різницю білкові молекули слідують певному метаболічному шляху. Печінка повинна спочатку усунути азот через процес, який називається дезамінування. Тільки тоді залишилася частина молекули амінокислоти (так звана кетокислота) окислюється до вуглекислого газу і води.
Подібно ліпідам, кетокислоти також відносно бідні киснем. Таким чином, їх окислення призведе до утворення більш низької кількості вуглекислого газу, ніж споживання кисню.
Альбумін, найбільш поширений у плазмі білок, окислюється за наступною реакцією:
C 72 H 112 N 2 O 22 S + 77 O 2 → 63 CO 2 + 38 H 2 O + SO 3 + 9 CO (NH 2 ) 2
Таким чином, коефіцієнт дихання буде дорівнювати: 63 CO 2/77 O 2 = 0, 818
Білок QR фіксується за умовами 0, 82 .
Значення респіраторного коефіцієнта
Для задоволення енергетичних потреб тіла кожен з нас використовує різні метаболічні суміші щодо фізичних зусиль. Чим інтенсивніше це, тим більше відсоток окисленої глюкози. Велика частина енергії, що виробляється в спокої, походить від метаболізму жирних кислот. З цієї причини можна очікувати респіраторного коефіцієнта близько 0, 7 в стані спокою і вище під час інтенсивних вправ.
Виконуючи діяльність від абсолютного спокою до легких аеробних вправ, дихальний коефіцієнт становить близько 0, 82 ± 4%. Ці дані, отримані експериментально, свідчать про окислення організму суміші, що складається з 60% жиру і 40% вуглеводів (при спокійній або помірній фізичній активності енергетична роль білка незначна, тому ми говоримо про небілковий дихальний коефіцієнт).
Кожне значення QR відповідає калорійному еквіваленту кисню, що представляє кількість вивільнених калорій на літр O2. Завдяки цим даним можна простежити енерговитрати робочої діяльності з великою точністю. Ми припускаємо, що при помірній аеробній вправі дихальний коефіцієнт, виміряний за допомогою газового аналізу, дорівнює 0, 86; Консультуючись з конкретною таблицею, ми знаходимо, що енергетичний еквівалент на літр споживаного кисню становить 4, 875 ккал. У цей момент, щоб виявити витрату енергії вправи, буде достатньо помножити літри кисню, спожитого на 4.875.
Під час інтенсивних фізичних зусиль ситуація радикально змінюється, а дихальний коефіцієнт зазнає великих коливань. Через масове виробництво молочної кислоти активуються численні допоміжні метаболічні механізми, такі як буферні системи і гіпервентиляція. В обох випадках спостерігається збільшення ліквідації СО2, незалежно від окислення енергетичних субстратів. Збільшуючи дані, що знаходяться в чисельнику (CO2) і підтримуючи постійну знаменника (O2), дихальний коефіцієнт зазнає сплеску, що досягає значень, що перевищують одиницю.
Під час відновлення після інтенсивної активності, коли частина діоксиду вуглецю використовується для реформування резервів бікарбонату, респіраторний коефіцієнт, з іншого боку, падає нижче граничного значення 0, 70.
Тому очевидно, що в таких ситуаціях дихальний коефіцієнт не відображає саме те, що відбувається на клітинному рівні під час окислення енергетичних субстратів. У цих випадках дихання фізіологів вважають за краще говорити про зовнішній дихальний коефіцієнт або взаємозв'язку між дихальними обмінами (R).
