الحاصل التنفسي هو معلمة مفيدة جدا لتقييم الخليط الأيضي المستخدم في الراحة أو أثناء ممارسة الرياضة البدنية. بسبب الاختلافات الكيميائية التي تميزها ، يتطلب التمثيل الغذائي الكامل للدهون والبروتينات والكربوهيدرات كميات مختلفة من الأكسجين. وبالتالي ، فإن نوع الركيزة المؤكسدة للطاقة سيؤثر أيضًا على كمية ثاني أكسيد الكربون المنتج.
QR = CO 2 المنتجة / O 2 المستهلكة
مع الأخذ في الاعتبار أن كل مغذيات كبيرة لها قيمة QR محددة ، من خلال تقييم هذه المعلمة ، يمكن تتبع خليط المغذيات أثناء عملية الاستراحة أو أثناء نشاط عمل معين.
حاصل التنفس من الكربوهيدرات
الصيغة الجزيئية العامة للكربوهيدرات هي Cn (H 2 O) n. ويترتب على ذلك أنه داخل جزيء الغلوكاغون تكون النسبة بين عدد ذرات الهيدروجين وذرات الأكسجين ثابتة عند 2: 1. لأكسدة سداسي عام (الكربوهيدرات مع ست ذرات كربون مثل الجلوكوز) ، لذلك ، ستحتاج إلى ست جزيئات من الأكسجين ، مع ما يترتب على ذلك تشكيل 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (C 6 H 12 0 6 + 60 2 → 6H 2 0 + 6C0 2 ) .
وبالتالي سيكون الحاصل التنفسي للكربوهيدرات مساويا: 6CO 2 / 6O 2 = 1.00
الحاصل التنفسي من الدهون
تتميز الدهون عن الكربوهيدرات عن طريق محتوى الأكسجين المنخفض بما يتناسب مع عدد ذرات الهيدروجين. ونتيجة لذلك تتطلب أكسدةهم كمية أكبر من الأكسجين.
مع أخذ حمض البالمتيك كمثال ، نجد أنه خلال أكسدته تتكون 16 جزيئة من ثاني أكسيد الكربون والماء لـ 23 جزيء أكسجين مستهلك. C 16 H 32 O 2 + 23 O 2 → 16 CO 2 + 16 H 2 O
وبالتالي سيكون الحاصل التنفسي مساوياً لـ: 16 CO 2/23 أو 2 = 0.696
عادة ما ينسب إلى نسبة الدهون في الحصة التنفسية تساوي 0.7 ، مع الأخذ في الاعتبار أن هذه القيمة تتراوح من 0.69 إلى 0.73 فيما يتعلق بطول السلسلة الكربونية التي تميز الحمض الدهني.
الحاصل التنفسي للبروتينات
والفرق الرئيسي الذي يميز البروتينات عن الدهون والكربوهيدرات هو وجود ذرات النيتروجين. وبسبب هذا الاختلاف الكيميائي ، تتبع جزيئات البروتين مسارًا أيضًا معينًا. يجب على الكبد أولا القضاء على النيتروجين من خلال عملية تسمى deamination. فقط عند هذه النقطة يمكن أن يتأكسد الجزء المتبقي من جزيء الحمض الأميني (المسمى ketoacid) إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
مثل الدهون ، والحموضة هي أيضا منخفضة نسبيا الأكسجين. وبالتالي ، فإن أكسدتها ستؤدي إلى تكوين كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون من الأكسجين المستهلك.
الزلال ، وهو البروتين الأكثر وفرة في البلازما ، يتأكسد وفقا للتفاعل التالي:
C 72 H 112 N 2 O 22 S + 77O 2 → 63 CO 2 + 38 H 2 O + SO 3 + 9 CO (NH 2 ) 2
وبالتالي سيكون الحاصل التنفسي مساوياً: 63 CO 2/77 أو 2 = 0.818
يتم إصلاح QR من البروتينات ، عن طريق الاتفاق في 0.82 .
معنى الحاصل التنفسي
من أجل تلبية المتطلبات الحيوية للكائن الحي ، يستخدم كل واحد منا مخاليط الأيض المختلفة فيما يتعلق بالجهد البدني. وكلما كان هذا أكثر كثافة ، كلما زادت نسبة الجلوكوز المؤكسد. ويستمد جزء كبير من الطاقة المنتجة في الراحة بدلا من استقلاب الأحماض الدهنية. لهذا السبب من المعقول أن نتوقع حاصل تنفسي بالقرب من 0.7 عند الراحة أو أعلى أثناء التمرينات الرياضية المكثفة.
أداء الأنشطة التي تتراوح بين الراحة المطلقة لممارسة الهوائية الخفيفة الحاصل الجهاز التنفسي حوالي 0.82 ± 4 ٪. هذه البيانات ، التي تم الحصول عليها تجريبيا ، تشهد على أكسدة الجسم بخليط يتكون من 60 ٪ من الدهون و 40 ٪ من الكربوهيدرات (في ظروف الراحة أو النشاط البدني المعتدل ، دور الطاقة للبروتينات لا يكاد يذكر ، لذلك نتحدث عن حاصل تنفسي غير بروتيني).
مقابل كل QR قيمة يناظر مكافئ للسعرات الحرارية من الأكسجين الذي يمثل عدد السعرات الحرارية التي تم إصدارها لكل لتر من O2. وبفضل هذه البيانات ، يمكن تتبع نفقات الطاقة لنشاط العمل بدقة كبيرة. افترضنا أنه أثناء التمارين الهوائية المعتدلة ، يكون الحاصل التنفسي ، يقاس من خلال تحليل الغاز ، مساوياً لـ 0.86 ؛ من خلال استشارة جدول معين نحصل على أن المكافئ النشط لكل لتر من الأكسجين المستهلك هو 4،875 سعرة حرارية. عند هذه النقطة لاكتشاف إنفاق الطاقة على التمرين ، سيكون كافياً لمضاعفة كمية الأكسجين المستهلكة بـ 4،875.
أثناء المجهود البدني المكثف يتغير الوضع بشكل جذري ويخضع الحاصل التنفسي لتغييرات كبيرة. بسبب الإنتاج الضخم لحمض اللاكتيك ، يتم تفعيل العديد من آليات الأيض المساعدة ، مثل أنظمة العازلة وفرط التنفس. في كلتا الحالتين هناك زيادة في القضاء على CO2 ، بغض النظر عن أكسدة ركائز الطاقة. من خلال زيادة البيانات الموجودة في البسط (CO2) والحفاظ على المقام (O2) ثابت ، يخضع الحاصل التنفسي لطفرة تصل قيم أعلى من الوحدة.
أثناء الانتعاش بعد نشاط مكثف ، عندما يتم استخدام جزء من ثاني أكسيد الكربون لإصلاح احتياطيات البيكربونات ، ينخفض حاصل التنفس عن الحد الأقصى للقيمة 0.70.
لذلك من الواضح أنه في هذه الحالات لا يعكس الحاصل التنفسي بالضبط ما يحدث على المستوى الخلوي أثناء أكسدة ركائز الطاقة. في هذه الحالات ، يفضل فيزيولوجي الجهاز التنفسي التحدث عن حاصل التنفس الخارجي أو نسبة التبادل التنفسي (R).
