श्वसन भागफल

आराम या शारीरिक व्यायाम के दौरान उपयोग किए जाने वाले चयापचय मिश्रण के मूल्यांकन के लिए श्वसन भागफल एक बहुत ही उपयोगी पैरामीटर है। रासायनिक अंतरों के कारण जो उनकी विशेषता है, वसा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट के पूर्ण चयापचय के लिए अलग-अलग मात्रा में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। नतीजतन, ऑक्सीकृत ऊर्जा सब्सट्रेट का प्रकार भी उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा को प्रभावित करेगा।

QR = CO2 उत्पादित / O2 खपत

यह देखते हुए कि प्रत्येक मैक्रोन्यूट्रिएंट का एक विशिष्ट क्यूआर होता है, इस पैरामीटर का मूल्यांकन करके आराम से या किसी विशिष्ट कार्य गतिविधि के दौरान चयापचय किए गए पोषक तत्वों के मिश्रण का पता लगाना संभव है।

कार्बोहाइड्रेट का श्वसन भागफल

कार्बोहाइड्रेट का सामान्य आणविक सूत्र Cn (H2O) n है। यह इस प्रकार है कि एक कार्बोहाइड्रेट अणु के भीतर हाइड्रोजन परमाणुओं और ऑक्सीजन की संख्या के बीच का अनुपात तय होता है और 2: 1 के बराबर होता है। एक सामान्य हेक्सोज (ग्लूकोज जैसे छह कार्बन परमाणुओं के साथ कार्बोहाइड्रेट) को ऑक्सीकरण करने के लिए छह ऑक्सीजन की आवश्यकता होगी। अणु, जिसके परिणामस्वरूप 6 कार्बन डाइऑक्साइड अणु (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02) बनते हैं।
इसलिए कार्बोहाइड्रेट का श्वसन भागफल बराबर होगा: 6CO2 / 6O2 = 1.00

लिपिड का श्वसन भागफल

लिपिड को हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या के अनुपात में कम ऑक्सीजन सामग्री द्वारा कार्बोहाइड्रेट से अलग किया जाता है। नतीजतन, उनके ऑक्सीकरण के लिए अधिक मात्रा में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
एक उदाहरण के रूप में पामिटिक एसिड लेते हुए, हम पाते हैं कि इसके ऑक्सीकरण के दौरान 23 ऑक्सीजन अणुओं के लिए कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के 16 अणु बनते हैं।C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
इसलिए श्वसन भागफल बराबर होगा: 16 CO2 / 23 O2 = 0.696
आम तौर पर 0.7 के श्वसन भागफल को लिपिड के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, यह ध्यान में रखते हुए कि यह मान कार्बन श्रृंखला की लंबाई के संबंध में 0.69 से 0.73 तक उतार-चढ़ाव करता है जो फैटी एसिड की विशेषता है।

प्रोटीन का श्वसन भागफल

मुख्य अंतर जो प्रोटीन को वसा और कार्बोहाइड्रेट से अलग करता है वह नाइट्रोजन परमाणुओं की उपस्थिति है। इस रासायनिक अंतर के कारण, प्रोटीन अणु एक विशेष चयापचय पथ का अनुसरण करते हैं। लीवर को पहले डीमिनेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से नाइट्रोजन को खत्म करना चाहिए। तभी अमीनो एसिड अणु (जिसे कीटो एसिड कहा जाता है) के शेष भाग को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत किया जा सकता है।

लिपिड की तरह, कीटो एसिड अपेक्षाकृत ऑक्सीजन-गरीब होते हैं। इसलिए उनके ऑक्सीकरण से कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा खपत ऑक्सीजन की तुलना में कम हो जाएगी।
एल्ब्यूमिन, प्लाज्मा में सबसे प्रचुर मात्रा में प्रोटीन, निम्नलिखित प्रतिक्रिया के अनुसार ऑक्सीकरण करता है:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
इसलिए श्वसन भागफल बराबर होगा: 63 CO2 / 77 O2 = 0.818
परंपरा के अनुसार, प्रोटीन का QR 0.82 पर नियत होता है।

श्वसन भागफल का अर्थ

जीव की ऊर्जा मांगों को पूरा करने के लिए, हम में से प्रत्येक शारीरिक प्रयास के संबंध में विभिन्न चयापचय मिश्रणों का उपयोग करता है। यह जितना अधिक तीव्र होता है, ऑक्सीकृत ग्लूकोज का प्रतिशत उतना ही अधिक होता है। आराम से उत्पादित अधिकांश ऊर्जा एसिड के चयापचय से प्राप्त होती है। मोटा। इस कारण से, आराम से 0.7 के करीब और ज़ोरदार व्यायाम के दौरान उच्चतर श्वसन भागफल की अपेक्षा करना उचित है।
पूर्ण आराम से लेकर हल्के एरोबिक व्यायाम तक की गतिविधियों को करते हुए, श्वसन भागफल लगभग 0.82 ± 4% है। प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त यह डेटा, 60% वसा और 40% कार्बोहाइड्रेट (स्थितियों में) से बने मिश्रण के जीव द्वारा ऑक्सीकरण की गवाही देता है। आराम या मध्यम शारीरिक गतिविधि में प्रोटीन की ऊर्जा भूमिका नगण्य होती है, इसलिए हम गैर-प्रोटीन श्वसन भागफल की बात करते हैं)।
प्रत्येक क्यूआर मान ऑक्सीजन के कैलोरी समकक्ष से मेल खाता है जो प्रति लीटर ओ 2 जारी कैलोरी की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है। इस डेटा के लिए धन्यवाद, कार्य गतिविधि के ऊर्जा व्यय का सटीक रूप से पता लगाना संभव है। आइए मान लें कि मध्यम एरोबिक व्यायाम के दौरान गैस विश्लेषण के माध्यम से मापा गया श्वसन भागफल 0.86 के बराबर है; एक विशेष तालिका से परामर्श करके, हम पाते हैं कि प्रति लीटर ऑक्सीजन की खपत के बराबर ऊर्जा 4.875 किलो कैलोरी है। इस बिंदु पर ऊर्जा का पता लगाने के लिए व्यायाम का खर्च 4.875 से खपत ऑक्सीजन के लीटर को गुणा करने के लिए पर्याप्त होगा।
तीव्र शारीरिक परिश्रम के दौरान स्थिति में मौलिक परिवर्तन होता है और श्वसन भागफल में बहुत अधिक परिवर्तन होता है। लैक्टिक एसिड के बड़े पैमाने पर उत्पादन के कारण, कई सहायक चयापचय तंत्र सक्रिय होते हैं, जैसे बफर सिस्टम और हाइपरवेंटिलेशन। दोनों ही मामलों में ऊर्जा सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण से स्वतंत्र CO2 के उन्मूलन में वृद्धि होती है। अंश (CO2) को ) और हर को स्थिर रखते हुए (O2) श्वसन भागफल एक से अधिक मूल्यों तक पहुंचने वाले उछाल से गुजरता है।
एक गहन गतिविधि के बाद वसूली के दौरान, जब कार्बन डाइऑक्साइड के एक हिस्से का उपयोग बाइकार्बोनेट भंडार में सुधार के लिए किया जाता है, तो श्वसन भागफल 0.70 की सीमा मान से नीचे गिर जाता है।
इसलिए यह स्पष्ट है कि ऐसी स्थितियों में श्वसन भागफल ठीक से प्रतिबिंबित नहीं करता है कि ऊर्जा सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान सेलुलर स्तर पर क्या होता है। इन मामलों में, श्वसन के शरीर विज्ञानी बाहरी श्वसन भागफल या श्वसन आदान-प्रदान (आर) के बीच संबंध के बारे में बात करना पसंद करते हैं।