حاصل الجهاز التنفسي QR - علم وظائف الأعضاء

الحاصل التنفسي للكربوهيدرات

الصيغة الجزيئية العامة للكربوهيدرات هي Cn (H2O) n. ويترتب على ذلك أنه داخل جزيء الكربوهيدرات ، تكون النسبة بين عدد ذرات الهيدروجين وتلك الخاصة بالأكسجين ثابتة وتساوي 2: 1. لأكسدة هكسوز عام (كربوهيدرات مع ست ذرات كربون مثل الجلوكوز) سيكون من الضروري بالتالي ستة أكسجين الجزيئات ، مما أدى إلى تكوين 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
وبالتالي فإن حاصل التنفس من الكربوهيدرات سيكون مساويًا لـ: 6CO2 / 6O2 = 1.00

الحاصل التنفسي للدهون

تتميز الدهون عن الكربوهيدرات بانخفاض محتوى الأكسجين بما يتناسب مع عدد ذرات الهيدروجين. وبالتالي ، فإن أكسدة هذه المواد تتطلب كمية أكبر من الأكسجين.
بأخذ حمض البالمتيك كمثال ، نكتشف أنه أثناء أكسدة 16 جزيءًا من ثاني أكسيد الكربون والماء تتشكل لـ 23 جزيء أكسجين مستهلك. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
وبالتالي ، فإن حاصل الجهاز التنفسي سيكون مساويًا لـ: 16 CO2 / 23 O2 = 0.696
عادةً ما يُعزى حاصل التنفس البالغ 0.7 إلى الدهون ، مع الأخذ في الاعتبار أن هذه القيمة تتقلب من 0.69 إلى 0.73 فيما يتعلق بطول سلسلة الكربون التي تميز الحمض الدهني.

الحاصل التنفسي للبروتينات

الاختلاف الرئيسي الذي يميز البروتينات عن الدهون والكربوهيدرات هو وجود ذرات النيتروجين. بسبب هذا الاختلاف الكيميائي ، تتبع جزيئات البروتين مسارًا استقلابيًا معينًا. يجب على الكبد أولاً التخلص من النيتروجين من خلال عملية تسمى نزع الأمين ، وعندها فقط يمكن أن يتأكسد الجزء المتبقي من جزيء الأحماض الأمينية (يسمى حمض الكيتو) إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

مثل الدهون ، فإن أحماض الكيتو فقيرة نسبيًا بالأكسجين. وبالتالي ، فإن أكسدة هذه المواد ستؤدي إلى تكوين كمية من ثاني أكسيد الكربون أقل من تلك الموجودة في الأكسجين المستهلك.
يتأكسد الألبومين ، وهو البروتين الأكثر وفرة في البلازما ، وفقًا للتفاعل التالي:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
وبالتالي ، فإن حاصل الجهاز التنفسي سيكون مساويًا لـ: 63 CO2 / 77 O2 = 0.818
تم إصلاح QR للبروتينات ، وفقًا للاتفاقية ، عند 0.82.

معنى حاصل الجهاز التنفسي

لتلبية متطلبات الطاقة للكائن الحي ، يستخدم كل منا خلائط أيضية مختلفة فيما يتعلق بالجهد البدني. وكلما زادت كثافة هذا ، زادت نسبة الجلوكوز المؤكسد ، ومعظم الطاقة المنتجة أثناء الراحة مستمدة من استقلاب الأحماض. سمين. لهذا السبب ، من المعقول توقع حاصل تنفسي قريب من 0.7 في حالة الراحة وأعلى أثناء التمرينات الشاقة.
عند القيام بأنشطة تتراوح من الراحة المطلقة إلى التمارين الهوائية الخفيفة ، يكون الحاصل التنفسي حوالي 0.82 ± 4٪. هذا المسند ، الذي تم الحصول عليه تجريبياً ، يشهد على أكسدة الكائن الحي لمزيج مكون من 60٪ دهون و 40٪ كربوهيدرات (في ظروف معينة). من الراحة أو النشاط البدني المعتدل ، فإن دور الطاقة للبروتينات لا يكاد يذكر ، لذلك نتحدث عن الحاصل التنفسي غير البروتيني).
تتوافق كل قيمة QR مع مكافئ من السعرات الحرارية للأكسجين والذي يمثل عدد السعرات الحرارية التي يتم إطلاقها لكل لتر من O2. بفضل هذه البيانات ، يمكن تتبع إنفاق الطاقة في نشاط العمل بدقة شديدة. لنفترض أنه خلال التمارين الهوائية المعتدلة ، فإن حاصل التنفس ، المقاس من خلال تحليل الغاز ، يساوي 0.86 ؛ بالرجوع إلى جدول خاص ، نجد أن مكافئ الطاقة لكل لتر من الأكسجين المستهلك هو 4.875 كيلو كالوري. في هذه المرحلة لمعرفة الطاقة إنفاق التمرين سيكون كافيًا لمضاعفة لترات الأكسجين المستهلكة بمقدار 4.875.
خلال مجهود بدني مكثف يتغير الوضع بشكل جذري ويخضع حاصل الجهاز التنفسي لتغيرات كبيرة. بسبب الإنتاج الهائل لحمض اللاكتيك ، يتم تنشيط العديد من آليات التمثيل الغذائي المساعدة ، مثل أنظمة العازلة وفرط التنفس.في كلتا الحالتين هناك زيادة في التخلص من ثاني أكسيد الكربون ، بغض النظر عن أكسدة ركائز الطاقة. إلى البسط (CO2) ) والحفاظ على المقام ثابتًا (O2) يخضع حاصل الجهاز التنفسي لطفرة تصل إلى قيم أعلى من واحد.
أثناء الانتعاش بعد نشاط مكثف ، عندما يتم استخدام جزء من ثاني أكسيد الكربون لإصلاح احتياطيات البيكربونات ، ينخفض حاصل الجهاز التنفسي إلى أقل من القيمة الحدية 0.70.
لذلك من الواضح أنه في مثل هذه الحالات ، لا يعكس حاصل الجهاز التنفسي بالضبط ما يحدث على المستوى الخلوي أثناء أكسدة ركائز الطاقة. في هذه الحالات ، يفضل علماء فسيولوجيا التنفس التحدث عن الحاصل التنفسي الخارجي أو العلاقة بين التبادلات التنفسية (R).