frequenza respiratoria. Cosa significa "quoziente respiratorio" Il quoziente respiratorio è uguale a
Il coefficiente respiratorio è 18,10:24,70 = 0,73.[ ...]
Il coefficiente respiratorio durante la normale maturazione dei frutti non rimane costante. Nella fase premenopausale è circa 1 e, man mano che matura, raggiunge valori di 1,2 ... 1,5. Con deviazioni di ± 0,25 dall'unità, nei frutti non si osservano ancora anomalie nel metabolismo e solo con grandi deviazioni si possono ipotizzare disturbi fisiologici. L'intensità della respirazione dei singoli strati di tessuti di qualsiasi feto non è la stessa. In accordo con la maggiore attività degli enzimi nella pelle, in essa si nota un'intensità della respirazione molte volte maggiore che nel tessuto parenchimale (Hulme e Rhodes, 1939). Con una diminuzione del contenuto di ossigeno e un aumento della concentrazione di anidride carbonica nelle cellule parenchimali, all'aumentare della distanza dalla pelle al torsolo del frutto, la frequenza respiratoria diminuisce.[ ...]
Tester del coefficiente respiratorio, pinzette, strisce di carta da filtro, clessidra per 2 min, bicchieri di vetro, pipette, bacchette di vetro, beute coniche da 250 ml.[ ...]
L'apparecchio per il quoziente respiratorio è costituito da una grande provetta con un tappo di gomma ben aderente, nella quale è inserito un tubo di misurazione piegato ad angolo retto con una scala di carta millimetrata.[ ...]
Il consumo di ossigeno ed il coefficiente di utilizzazione erano costanti quando p02 veniva ridotto al 60 e 20% del valore iniziale (a seconda della velocità attuale). Ad una concentrazione di ossigeno leggermente superiore a quella critica, il volume massimo di ventilazione è stato mantenuto per lungo tempo (per diverse ore). Allo stesso tempo, il volume di ventilazione è aumentato di 5,5 volte, ma a differenza della carpa è diminuito a partire dal 22% del livello di saturazione dell'acqua con ossigeno. Gli autori ritengono che la diminuzione del volume di ventilazione nei pesci durante l'ipossia estrema sia una conseguenza della carenza di ossigeno dei muscoli respiratori. I rapporti tra frequenza respiratoria e frequenza cardiaca erano pari a 1,4 in condizioni normali e 4,2 in carenza di ossigeno.[ ...]
Spiegazioni introduttive. Vantaggi del metodo: alta sensibilità, che permette di lavorare con piccoli campioni di materiale sperimentale; la capacità di osservare la dinamica dello scambio gassoso e contemporaneamente tenere conto dello scambio gassoso di 02 e CO2, che consente di impostare il coefficiente respiratorio.[ ...]
Pertanto, il valore del pH nell'ossiteico scende a quasi 6,0, mentre nell'aerotank, pH > 7D. aerator (Fig. 26.9) dovrebbe essere inferiore alla potenza dell'aeratore per il serbatoio di aerazione. Ciò è dovuto all'elevata concentrazione di ossigeno (oltre il 60%) in tutte le fasi dell'ossigenazione.[ ...]
Dinamica del rilascio di anidride carbonica (С?СО2), assorbimento di ossigeno ([ ...]
I pesci marini e d'acqua dolce in queste condizioni sperimentali avevano approssimativamente lo stesso coefficiente respiratorio (RC). Lo svantaggio di questi dati è che l'autore ha preso per confronto un pesce rosso, che generalmente consuma poco ossigeno e difficilmente può fungere da standard di confronto.[ ...]
Per quanto riguarda lo scambio gassoso degli insetti in letargo, va detto che anche in questo caso il coefficiente respiratorio diminuisce1. Ad esempio, Dryer (1932) trovò che nello stato attivo della formica Formica ulkei Emery il coefficiente respiratorio era 0,874; quando le formiche sono diventate inattive prima del letargo invernale, il coefficiente respiratorio è sceso a 0,782 e durante il letargo la diminuzione ha raggiunto 0,509-0,504. Lo scarabeo della patata del Colorado Leptinotarsa decemlineata Say. durante il periodo di svernamento il coefficiente respiratorio diminuisce a 0,492-0,596, mentre in estate è 0,819-0,822 (Ushatinskaya, 1957). Ciò è spiegato dal fatto che allo stato attivo gli insetti vivono principalmente di alimenti proteici e carboidrati, mentre in letargo si consumano principalmente grassi, che richiedono meno ossigeno per l'ossidazione.[ ...]
In serbatoi ermetici, progettati per la pressione nel GP RK. d = 1962 Pa (colonna d'acqua 200 mm), ad alti rapporti di rotazione, il tempo di inattività del serbatoio con il residuo "morto" prima del riempimento può essere così piccolo che la valvola di respirazione non ha il tempo di aprirsi per "espirazione". Quindi non ci sono perdite da "reverse.exhalation".[ ...]
Per comprendere i processi biochimici che avvengono nel corpo, il valore del coefficiente respiratorio è di grande importanza. Coefficiente respiratorio (RC) - il rapporto tra acido carbonico esalato e ossigeno consumato.[ ...]
Per giudicare l'effetto della temperatura su qualsiasi processo, di solito si opera con il valore del coefficiente di temperatura. Il coefficiente di temperatura (t > u) del processo respiratorio dipende dal tipo di impianto e dalle gradazioni di temperatura. Quindi, con un aumento della temperatura da 5 a 15 ° C, 0 o possono aumentare fino a 3, mentre un aumento della temperatura da 30 a 40 ° C aumenta l'intensità della respirazione in modo meno significativo (Fu circa 1,5). La fase di sviluppo delle piante è di grande importanza. Secondo B, A. Rubin, in ogni fase di sviluppo della pianta, le temperature più favorevoli per il processo di respirazione sono quelle contro cui normalmente passa questa fase.La variazione delle temperature ottimali durante la respirazione delle piante, a seconda della fase del loro sviluppo , è dovuto alle vie respiratorie. Nel frattempo, temperature diverse sono più favorevoli per diversi sistemi enzimatici. A questo proposito, è interessante notare che nelle fasi successive dello sviluppo della pianta, ci sono casi in cui le flavin deidrogenasi agiscono come ossidasi finali, trasferendo l'idrogeno direttamente all'ossigeno dell'aria.[ ...]
Tutti i pesci studiati in cattività consumano meno ossigeno che in condizioni naturali. Un leggero aumento del coefficiente respiratorio nei pesci allevati in acquario indica un cambiamento nell'aspetto qualitativo del metabolismo verso una maggiore partecipazione in esso di carboidrati e proteine. L'autore lo spiega con il peggior regime di ossigeno dell'acquario rispetto alle condizioni naturali; inoltre in acquario i pesci sono inattivi.[ ...]
Per ridurre l'emissione di vapori di sostanze nocive, vengono utilizzati anche dischi riflettenti, installati sotto il tubo di montaggio della valvola di respirazione. Con un elevato tasso di rotazione dei serbatoi atmosferici, l'efficienza dei dischi riflettenti può raggiungere il 20-30%.[ ...]
Dopo il riempimento può verificarsi un'ulteriore saturazione dell'HP, se lo spazio del gas non è stato completamente saturo di vapore. In questo caso, la valvola di respirazione non si chiude dopo aver riempito il contenitore e inizia immediatamente un'ulteriore espirazione. Questo fenomeno si verifica in vasche con elevato rapporto di rotazione o parzialmente riempite, non fino all'altezza massima di sfioro, nonché in vasche con processi di saturazione GP lenti (serbatoi con pontoni e interrati). Un'ulteriore saturazione di HP è particolarmente tipica per i serbatoi riempiti per la prima volta dopo lo stripping e la ventilazione. Questo tipo di perdita è talvolta chiamato perdita per saturazione o risaturazione dell'HP.[ ...]
Con noto e u0, Acjcs può anche essere determinato da grafici simili a quelli mostrati in Fig. 14. Nei metodi di calcolo delle perdite vengono forniti grafici simili per i tipici serbatoi VST, vari tipi di valvole di respirazione e il loro numero. Il valore di Аc/cs indica l'aumento della concentrazione nell'HP per il tempo di fermo totale (tp) e il riempimento del serbatoio (te), ovvero t = tn + t3; è determinato approssimativamente dai grafici (vedi Fig. 3). Quando si utilizza la formula (! 9), va tenuto presente che quando l'HP è completamente saturato, ccp / cs = 1 e che il tempo per la completa saturazione dell'HP dei serbatoi di terra è limitato a 2-4 giorni (a seconda di lo stato del tempo e altre condizioni), e il programma per " approssimativo Fig. 3. Pertanto, avendo ottenuto i valori ccp/cs>l dalla formula (19), che significa l'inizio della piena saturazione della HP prima al termine del fermo macchina o al termine del riempimento del serbatoio, è necessario sostituire ccp/cs = 1.[ . ..]
Stimiamo le relazioni quantitative tra questi due flussi di gas. In primo luogo, il rapporto tra il volume di anidride carbonica rilasciata e il volume di ossigeno consumato (coefficiente respiratorio) per la maggior parte delle acque reflue e dei fanghi attivi è inferiore a uno. In secondo luogo, i coefficienti di trasferimento di massa volumetrica per l'ossigeno e l'anidride carbonica sono vicini l'uno all'altro. In terzo luogo, la costante di equilibrio di fase dell'anidride carbonica è quasi 30 volte inferiore a quella dell'ossigeno. In quarto luogo, l'anidride carbonica non è solo presente nella miscela di liquori allo stato disciolto, ma entra anche in interazione chimica con l'acqua.[ ...]
Quando si confrontano entrambi i tipi di respirazione, il rapporto ineguale tra assorbimento di ossigeno e rilascio di anidride carbonica è sorprendente. Il rapporto CO2/O2 è denominato coefficiente respiratorio KO.[ ...]
Se durante la respirazione vengono ossidate sostanze organiche con un contenuto di ossigeno relativamente maggiore rispetto ai carboidrati, ad esempio acidi organici - ossalico, tartarico e loro sali, il coefficiente respiratorio sarà significativamente maggiore di 1. Sarà anche maggiore di 1 nel caso quando parte dell'ossigeno, utilizzato per la respirazione dei microbi, prelevato dai carboidrati; oppure durante la respirazione di quei lieviti in cui la fermentazione alcolica avviene contemporaneamente alla respirazione aerobica. Se, insieme alla respirazione aerobica, si verificano altri processi che utilizzano ossigeno aggiuntivo, il coefficiente respiratorio sarà inferiore a 1. Sarà inferiore a 1 anche quando sostanze con un contenuto di ossigeno relativamente basso, come proteine, idrocarburi, ecc. si ossidano durante la respirazione. , conoscendo il valore del coefficiente respiratorio, è possibile determinare quali sostanze si ossidano durante la respirazione.[ ...]
L'indicatore più comune del tasso di ossidazione è l'intensità della respirazione, che può essere giudicata dall'assorbimento di ossigeno, dal rilascio di anidride carbonica e dall'ossidazione della materia organica. Altri indicatori del metabolismo respiratorio: il valore del coefficiente respiratorio, il rapporto tra le vie glicolitiche e pentoso fosfato per la scomposizione degli zuccheri, l'attività degli enzimi redox. L'efficienza energetica della respirazione può essere giudicata dall'intensità della fosforilazione ossidativa dei mitocondri.[ ...]
Le tendenze mostrate per le mele della varietà arancia Koks in relazione all'influenza delle concentrazioni di ossigeno e anidride carbonica nell'aria della camera sono valide per tutte le altre varietà di mele, ad eccezione dei casi di un forte aumento del coefficiente respiratorio al diminuire della temperatura.[ ...]
Il valore DC dipende anche da altri fattori. In alcuni tessuti, a causa del difficile accesso dell'ossigeno, insieme alla respirazione aerobica, si verifica la respirazione anaerobica, che non è accompagnata dall'assorbimento di ossigeno, che porta ad un aumento del valore della DC. Il valore del coefficiente è determinato anche dalla completezza dell'ossidazione del substrato respiratorio. Se, oltre ai prodotti finali, si accumulano nei tessuti composti meno ossidati (acidi organici), allora DC[ ...]
Determinazioni quantitative della dipendenza dello scambio gassoso nei pesci dalla temperatura sono state effettuate da molti ricercatori. Nella maggior parte dei casi, lo studio di questo problema è stato limitato principalmente all'aspetto quantitativo della respirazione: il valore della frequenza respiratoria, il valore del consumo di ossigeno e quindi il calcolo dei coefficienti di temperatura a diverse temperature.[ ...]
Per ridurre le perdite dovute all'evaporazione e all'inquinamento atmosferico, i serbatoi di benzina sono dotati di una tubazione del gas che collega le intercapedini dei serbatoi in cui sono stoccati i prodotti della stessa marca ed è anche installata una valvola di respirazione comune. I "respiri grandi e piccoli" sopra descritti, la ventilazione dello spazio del gas, sono anche la causa dell'inquinamento atmosferico durante lo stoccaggio di prodotti petroliferi nelle strutture agricole, poiché con un rapporto di rotazione delle cisterne di 4-6, il rapporto di rotazione delle scorte di carburante è 10-20, il che significa una diminuzione del coefficiente di utilizzo dei serbatoi 0,4-0,6. Al fine di prevenire l'inquinamento atmosferico nei depositi di petrolio, vengono forniti dispositivi di pulizia e separatori di olio per benzina.[ ...]
I dati finora ottenuti mostrano che le temperature estreme provocano l'inibizione dell'attività del sistema fisiologico, in particolare del trasporto di gas nei pesci. Allo stesso tempo, si sviluppa la bradicardia, l'aritmia aumenta, il consumo di ossigeno e il coefficiente del suo utilizzo diminuiscono. A seguito di questi cambiamenti nel funzionamento dell'apparato cardiorespiratorio, la ventilazione delle branchie cessa progressivamente e, infine, il miocardio cessa di funzionare. Apparentemente, l'anossia dei muscoli respiratori e la carenza generale di ossigeno è una delle cause della morte dei pesci per surriscaldamento. Un aumento della temperatura porta ad un'accelerazione dell'utilizzo dell'ossigeno e, di conseguenza, ad un calo della sua tensione nell'aorta dorsale, che, a sua volta, funge da segnale per una maggiore ventilazione delle branchie.[ ...]
Prima di applicare il modello è necessario verificarne i parametri cinetici. Un modello di validazione di un sistema di ossigeno puro per il trattamento delle acque reflue domestiche e industriali è stato effettuato da Müller et al.(1) Nella validazione del modello per il trattamento delle acque reflue domestiche è stato utilizzato un coefficiente respiratorio R.C di 1,0, mentre per le acque reflue industriali è stato utilizzato 0,85 e anche 0,60 Un ulteriore controllo delle interazioni chimiche è stato effettuato più recentemente nello studio delle acque reflue da una cartiera (fig. azoto non era così abbondante ed è stato notato un fabbisogno inferiore per la crescita microbica rispetto a quanto tradizionalmente osservato in sistemi biologici.[ ...]
Per risolvere la questione dell'essenza dell'effetto della temperatura sul metabolismo del pesce, è necessario conoscere non solo il grado di aumento o diminuzione del metabolismo con i cambiamenti di temperatura, ma anche i cambiamenti qualitativi nei singoli collegamenti che compongono il metabolismo. In una certa misura, il lato qualitativo dello scambio può essere caratterizzato da coefficienti come respiratorio e ammoniaca (il rapporto tra l'ammoniaca rilasciata come prodotto finale del metabolismo dell'azoto e l'ossigeno consumato) (Fig. 89).[ ...]
Dalla precedente equazione (4) consegue che il rapporto delle costanti per 02 e CO2 è pari a 1,15, ovvero l'uso della tecnica di misurazione del bilancio di CO2, sembrerebbe, permette di effettuare osservazioni a livelli leggermente superiori valori di 2 e, di conseguenza, velocità di flusso maggiori. Ma questo apparente vantaggio scompare se assumiamo che il coefficiente respiratorio sia inferiore a 1. Inoltre, come mostrato da Talling 32], l'accuratezza della determinazione della CO2 nelle acque naturali non può essere migliore di ± 1 μmol/l (0,044 mg/l) e ossigeno - ±0,3, µmol/l (0,01 mg/l). Pertanto, anche se prendiamo il coefficiente respiratorio uguale a 1, l'accuratezza del metodo di bilanciamento basato sulla presa in considerazione del bilancio di ossigeno risulta essere almeno tre volte superiore rispetto alla determinazione dell'anidride carbonica.[ ...]
Il metodo morfofisiologico è stato utilizzato nei nostri studi con alcune aggiunte. Ciò ha permesso di determinare con sufficiente precisione (±3,5%) la quantità di ossigeno assorbito, anidride carbonica rilasciata e coefficiente respiratorio (RC) su piantine intere di 10-12 giorni e foglie di piante da esperimenti sul campo. Il principio di questa tecnica sta nel fatto che le piante poste in un recipiente chiuso (pipetta del gas di un design speciale) con aria atmosferica, a seguito della respirazione, cambiano la composizione dell'aria. Pertanto, conoscendo il volume del vaso e determinando la composizione percentuale dell'aria all'inizio e alla fine dell'esperimento, non è difficile calcolare la quantità di CO2 assorbita e CO2 rilasciata dalle piante.[ ...]
Diversi organi e tessuti di una pianta differiscono notevolmente in termini di apporto di ossigeno. Nella foglia, l'ossigeno viene fornito liberamente a quasi tutte le cellule. I frutti succosi, le radici, i tuberi sono molto poco ventilati; sono scarsamente permeabili ai gas, non solo all'ossigeno, ma anche all'anidride carbonica. Naturalmente, in questi organi il processo di respirazione si sposta sul lato anaerobico, aumenta il coefficiente respiratorio. Nei tessuti meristematici si osserva un aumento del coefficiente respiratorio e uno spostamento del processo di respirazione verso il lato anaerobico. Pertanto, organi diversi sono caratterizzati non solo da una diversa intensità, ma anche da una diversa qualità del processo respiratorio.[ ...]
La questione delle sostanze utilizzate nel processo di respirazione è stata a lungo un animale dei fisiologi. Anche nelle opere di I. P. Borodin, è stato dimostrato che l'intensità del processo respiratorio è direttamente proporzionale al contenuto di carboidrati nei tessuti vegetali. Ciò ha dato motivo di supporre che siano i carboidrati la sostanza principale consumata durante la respirazione. Nel chiarire questo problema, la determinazione del coefficiente respiratorio è di grande importanza. Il coefficiente respiratorio è il rapporto volumetrico o molare tra la CO2 rilasciata durante la respirazione e l'ossigeno assorbito nello stesso periodo di tempo.Con un normale accesso all'ossigeno, il valore del coefficiente respiratorio dipende dal substrato della respirazione. Se i carboidrati vengono utilizzati nel processo di respirazione, il processo procede secondo l'equazione CeH) 2O5 + 6O2 \u003d 6CO2 + 6H2O, in questo caso il coefficiente respiratorio è uguale a uno! = 1. Tuttavia, se i composti più ossidati, come gli acidi organici, vengono decomposti durante la respirazione, l'assorbimento di ossigeno diminuisce e il coefficiente respiratorio diventa maggiore di uno. Quando durante la respirazione vengono ossidati composti più ridotti, come grassi o proteine, è necessario più ossigeno e il coefficiente respiratorio diventa inferiore a uno.[ ...]
Quindi, il processo più semplice della respirazione aerobica è presentato nella forma seguente. L'ossigeno molecolare consumato durante la respirazione viene utilizzato principalmente per legare l'idrogeno formatosi durante l'ossidazione del substrato. L'idrogeno dal substrato viene trasferito all'ossigeno attraverso una serie di reazioni intermedie che si verificano in sequenza con la partecipazione di enzimi e vettori. Una certa idea della natura del processo respiratorio è data dal cosiddetto coefficiente respiratorio. Questo è inteso come il rapporto tra il volume di anidride carbonica rilasciata e il volume di ossigeno assorbito durante la respirazione (С02:02).[ ...]
L'efficienza dell'apparato cardiorespiratorio dei pesci, le sue capacità di riserva, la labilità degli indicatori di frequenza e ampiezza dipendono dalle specie e dalle caratteristiche ecologiche del pesce. Con un aumento della temperatura dello stesso valore (da 5 a 20°C), la frequenza respiratoria nel lucioperca aumentava da 25 a 50 al minuto, nel luccio da 46 a 75, nell'ide da 63 a 112 al minuto. Il consumo di ossigeno aumenta parallelamente all'aumento della frequenza, ma non della profondità della respirazione. Il maggior numero di movimenti respiratori per pompare un volume unitario di acqua è prodotto dall'ide mobile e il più piccolo dal lucioperca ossifilico meno attivo, che è correlato positivamente all'intensità dello scambio gassoso nella specie studiata. Secondo gli autori, il rapporto tra il volume massimo di ventilazione e il corrispondente coefficiente di utilizzazione dell'ossigeno determina il massimo potenziale energetico dell'organismo. A riposo, la massima intensità dello scambio di gas e il volume della ventilazione erano nel lucioperca ossifilico e sotto carico funzionale (attività motoria, ipossia) - nell'ide. Alle basse temperature, l'aumento del volume di ventilazione nell'ide in risposta all'ipossia era maggiore che alle alte temperature, vale a dire: 20 volte a 5°C e 8 volte a 20°C. Nella tifoidurosi da Orbitolon, in ipossia (saturazione del 40%), il volume dell'acqua pompata attraverso le branchie cambia in misura minore: a 12°C aumenta di 5 volte ea 28°C - di 4,3 volte.[ ... ]
Indicatori significativamente meno studiati del metabolismo dei carboidrati nell'ipossia esogena adattativa, cioè con carenza di ossigeno lieve e moderata nell'ambiente. Tuttavia, i pochi dati sperimentali disponibili mostrano che anche in questo caso vi è un maggiore utilizzo di glicogeno nei muscoli, un aumento del contenuto di acido lattico e di zucchero nel sangue. Come previsto, il livello di saturazione dell'acqua con l'ossigeno, al quale si notano questi spostamenti, non è lo stesso per specie diverse. Ad esempio, in una lampreda è stata notata un'iperglicemia con una diminuzione del contenuto di ossigeno di solo il 20% di quello iniziale e in 1 abeo carepvk la concentrazione di zucchero nel sangue è rimasta costantemente bassa anche con una saturazione di ossigeno del 40% dell'acqua, e solo un'ulteriore diminuzione della saturazione ha portato ad un rapido aumento dei livelli di zucchero nel sangue. Durante l'ipossia da tinca è stato notato un aumento della glicemia e dell'acido lattico. Una reazione simile all'ipossia è stata notata nel pesce gatto del canale. Nel primo di questi studi, al 50% di saturazione dell'acqua con ossigeno, il pesce ha rivelato un aumento del contenuto di acido lattico, che è continuato fino alla prima ora di normossia, cioè dopo il ritorno del pesce alle normali condizioni di ossigeno . Il ripristino dei parametri biochimici alla norma si è verificato entro 2-6 ore e un aumento del lattato e del coefficiente respiratorio da 0,8 a 2,0 indicava un aumento della glicolisi anaerobica.
10.1.5. Coefficiente respiratorio
Il coefficiente respiratorio, o rapporto di scambio gassoso polmonare (RC), caratterizza il tipo di utilizzo dei prodotti alimentari nel metabolismo. Questo indicatore è determinato come segue:
dove V Rilascio di CO 2 - CO 2 e consumo di O 2 - O 2. Nel caso dell'ossidazione del glucosio, la quantità di ossigeno consumata e la quantità di anidride carbonica rilasciata sono uguali, quindi DC = 1. Quindi, un valore DC di uno è indicatore di ossidazione dei carboidrati(Tabella 10.1).
Tabella 10.1. I valori dei coefficienti respiratori (RC) e degli equivalenti energetici durante l'ossidazione di vari nutrienti
| Nutrienti | DC | Equivalenti energetici | |
| kJ / l0 2 | kcal / l0 2 | ||
| Carboidrati | 1,00 | 21,1 | 5,05 |
| Grassi | 0,70 | 19,6 | 4,69 |
| Scoiattoli | 0,81 | 18,8 | 4,48 |
Il significato della DC nel caso dell'ossidazione dei grassi può avere una semplice spiegazione. A causa del fatto che negli acidi grassi ci sono meno atomi di ossigeno per atomo di carbonio rispetto ai carboidrati, la loro ossidazione è caratterizzata da un coefficiente respiratorio significativamente più basso (RC = 0,7). Nel caso di ossidazione di alimenti puramente proteici, DC è pari a 0,81 (Tabella 10.1). Con il cibo misto nell'uomo, il coefficiente respiratorio è solitamente 0,83-0,9. Una certa DC corrisponde a una certa energia (calorico) equivalente di ossigeno(Tabella 10.2), che indica la quantità di calore rilasciata dopo il consumo di 1 litro di O 2 da parte dell'organismo.
Il rapporto tra la quantità di CO 2 emessa e quella di O 2 consumata dipende sia dal tipo di nutrienti che dalla trasformazione di alcuni nutrienti in altri. Nei casi in cui la parte predominante della dieta sono i carboidrati, possono essere convertiti in grassi. A causa del fatto che i grassi contengono meno ossigeno dei carboidrati, questo processo è accompagnato dal rilascio di una quantità adeguata di ossigeno. Con una sovrasaturazione con carboidrati, la quantità di ossigeno assorbita nei tessuti diminuisce e la DC aumenta. Nel caso dell'alimentazione forzata (oche e maiali) sono stati registrati valori di DC di 1,38. Durante i periodi di fame e nel diabete mellito, la DC può diminuire fino a un valore pari a 0,6. Ciò è dovuto ad un aumento dell'intensità del metabolismo dei grassi e delle proteine insieme a una diminuzione del metabolismo del glucosio.
Un fattore importante che influenza il valore DC è iperventilazione. La CO2 extra esalata durante l'iperventilazione proviene da quei vasti depositi di CO2 che
Tabella 10.2. Energia equivalente di 1 l O 2 a diversi coefficienti respiratori
| Coefficiente respiratorio | Energia equivalente | |
| kJ | kcal | |
| 0,707 | 19,62 | 4,686 |
| 0,75 | 19,84 | 4,739 |
| 0,80 | 20,10 | 4,801 |
| 0,85 | 20,36 | 4,862 |
| 0,90 | 20,62 | 4,924 |
| 0,95 | 20,87 | 4,985 |
| 1,00 | 21,13 | 5,047 |
In pratica, con calcoli approssimativi, si assume il valore medio dell'energia equivalente pari a 20,2 kJ/l O 2, che corrisponde al valore di DC metabolica = 0,82. La gamma di fluttuazioni dell'equivalente di energia a seconda del valore di DC, di regola, è piccola. Pertanto, l'errore associato all'utilizzo del valore medio dell'energia equivalente non supera ± 4%.
Coefficiente respiratorio Viene chiamato il rapporto tra la quantità di anidride carbonica rilasciata e la quantità di ossigeno assorbita. Il coefficiente respiratorio è diverso per l'ossidazione di proteine, grassi e carboidrati.
Considera prima cosa sarà coefficiente respiratorio quando il corpo consuma carboidrati. Prendiamo come esempio il glucosio. Il risultato complessivo dell'ossidazione di una molecola di glucosio può essere espresso dalla formula:
C 6 H 12 O 6 + 6O2 \u003d 6CO 2 + 6H 2 O
Come si può vedere dall'equazione di reazione, quando il glucosio viene ossidato, il numero di molecole di anidride carbonica formate e l'ossigeno esaurito (assorbito) sono uguali. Un uguale numero di molecole di gas alla stessa temperatura e alla stessa pressione occupa la stessa (legge di Avogadro-Gerard). Di conseguenza, il coefficiente respiratorio (rapporto CO 2 /O 2) durante l'ossidazione del glucosio è pari a uno. Questo coefficiente è lo stesso per l'ossidazione di altri carboidrati.
Coefficiente respiratorio sarà inferiore all'unità quando ossidato e proteine. Quando i grassi sono ossidati, il coefficiente respiratorio è 0,7. Questo può essere verificato sulla base del risultato dell'ossidazione di alcuni grassi. Lo illustriamo con l'esempio dell'ossidazione della tripalmitina:
2C 3 H 5 (C 15 H 31 COO) 3 + 145 O 2 \u003d 102 CO 2 + 98 H 2 O.
Il rapporto tra i volumi di anidride carbonica e ossigeno è in questo caso:
102 CO 2 / 145O 2 \u003d 0,703.
Calcoli simili possono essere effettuati per le proteine; quando sono ossidati nel corpo, il coefficiente respiratorio è 0,8.
Con il cibo misto nell'uomo, il coefficiente respiratorio è solitamente 0,85-0,9.
Poiché il numero di calorie rilasciate dal consumo di ossigeno è diverso a seconda che le proteine, i grassi o i carboidrati siano ossidati nell'organismo, è chiaro che dovrebbe essere diverso anche a seconda del valore del coefficiente respiratorio, che è un indicatore di quali sostanze sono ossidati nel corpo.
Un certo equivalente calorico di ossigeno corrisponde a un certo coefficiente respiratorio, come si può vedere dalla tabella seguente:
In alcune condizioni, ad esempio, al termine di un lavoro muscolare intenso, il valore del quoziente respiratorio, determinato in un breve periodo di tempo, non riflette il consumo di proteine, grassi e carboidrati.
Quoziente respiratorio al lavoro
Durante il lavoro muscolare intenso, il coefficiente respiratorio aumenta e nella maggior parte dei casi si avvicina a uno. Questo perché la principale fonte di energia durante il lavoro intensivo è l'ossidazione dei carboidrati. Al termine del lavoro, il coefficiente respiratorio durante i primi minuti, il cosiddetto periodo di recupero, sale bruscamente e può superare uno. Nel periodo successivo, il coefficiente respiratorio diminuisce drasticamente a valori inferiori a quelli iniziali e solo dopo 30-50 minuti dopo due ore di duro lavoro può tornare ai valori normali. Questi cambiamenti nel quoziente respiratorio mostrano Riso. 98.
Le variazioni del quoziente respiratorio alla fine del lavoro non riflettono la vera relazione tra l'ossigeno attualmente utilizzato e l'anidride carbonica rilasciata. Il coefficiente respiratorio all'inizio del periodo di recupero aumenta per il seguente motivo: durante il lavoro, l'acido lattico si accumula nei muscoli, per la cui ossidazione non c'era abbastanza ossigeno durante il lavoro ( ). Questo acido lattico entra nel flusso sanguigno e rimuove l'anidride carbonica dai bicarbonati aggiungendo basi. A causa di ciò, la quantità di anidride carbonica rilasciata è maggiore della quantità di anidride carbonica formata in questo momento nei tessuti.
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Il quadro opposto si osserva nel periodo successivo, quando l'acido lattico scompare gradualmente dal sangue. Parte di esso viene ossidato, parte viene sintetizzato nuovamente nel prodotto originale, parte viene escreto nelle urine e nel sudore. Man mano che l'acido lattico diminuisce, vengono rilasciate le basi, che in precedenza erano state sottratte ai bicarbonati. Queste basi formano nuovamente bicarbonati e quindi, dopo qualche tempo dal lavoro, si verifica un forte calo del coefficiente respiratorio dovuto alla ritenzione di anidride carbonica proveniente dai tessuti nel sangue. Riso. 98. Curve di quattro osservazioni di cambiamenti nel quoziente respiratorio durante e dopo due ore di lavoro intensivo (secondo Talbot, Henderson, Dill e altri). |
Lavoro 3. Determinazione del coefficiente respiratorio
Un importante indicatore della natura chimica del substrato respiratorio è il coefficiente respiratorio ( DC) è il rapporto tra il volume di anidride carbonica emessa ( V(CO 2)) al volume di ossigeno assorbito ( V(O 2)). Quando i carboidrati sono ossidati, il coefficiente respiratorio è 1, quando i grassi (composti più ridotti) sono ossidati, viene assorbito più ossigeno che anidride carbonica viene rilasciata e DC < 1. При окислении органических кислот (менее восстановленных, чем углеводы соединений) DC > 1.
Valore DC dipende anche da altri fattori. In alcuni tessuti, a causa del difficile accesso dell'ossigeno, insieme alla respirazione aerobica, si verifica la respirazione anaerobica, che non è accompagnata dall'assorbimento di ossigeno, che porta ad un aumento del valore DC. Il valore del coefficiente respiratorio è determinato anche dalla completezza dell'ossidazione del substrato respiratorio. Se, oltre ai prodotti finali, nei tessuti si accumulano composti meno ossidati, allora DC < 1.
Il dispositivo per determinare il coefficiente respiratorio (Fig. 8) è costituito da una provetta (Fig. 8, a) o da un altro recipiente di vetro (Fig. 8, b) con un tappo ermetico, in cui un tubo di misurazione con una scala di è inserita carta millimetrata.
Materiali e attrezzature. Semi germinanti di girasole, orzo, pisello, fagiolo, lino, frumento, soluzione di idrossido di sodio al 20%, siringa da 2 cm 3, liquido colorato, piastra Petri, provetta chimica, tubo a U, tubo elastico, tappo con foro, anatomico pinza, strisce di carta da filtro (1,5-5 cm), carta millimetrata, clessidra per 3 minuti, rack per provette.
Progresso. Aggiungere 2 g di semi di girasole in germinazione in una provetta. Chiudere bene la provetta con un tappo collegato da un tubo elastico ad una provetta di vetro a forma di U, e pipettare una piccola goccia di liquido nell'estremità di quest'ultima, creando un'atmosfera chiusa all'interno dello strumento. Durante l'esperimento, assicurati di mantenere una temperatura costante. Per fare ciò, posizionare il dispositivo su un treppiede, evitando così di riscaldarlo con le mani o respirare. Determina di quante divisioni della scala si muoverà la goccia all'interno del tubo in 3 minuti. Per un risultato accurato, calcola la media delle tre misurazioni. Il valore risultante esprime la differenza tra il volume di ossigeno assorbito durante la respirazione e il volume di anidride carbonica rilasciata.
Aprire il dispositivo con i semi e inserire con una pinzetta una striscia di carta da filtro piegata ad anello, precedentemente imbevuta di soluzione di NaOH. Richiudere la provetta, inserire una nuova goccia di liquido colorato nella provetta e continuare a misurarne la velocità alla stessa temperatura. I nuovi dati, dai quali si calcola ancora il valore medio, esprimono la quantità di ossigeno assorbita durante la respirazione, poiché l'anidride carbonica rilasciata viene assorbita dagli alcali.
Calcolare il coefficiente respiratorio utilizzando la formula: , dove DC– coefficiente respiratorio; A- la quantità di ossigeno assorbita durante la respirazione; MA La differenza tra la quantità di ossigeno assorbita durante la respirazione e la quantità di anidride carbonica rilasciata.
Confronta i valori dei coefficienti respiratori degli oggetti proposti e trai una conclusione sulla natura chimica dei substrati respiratori di ciascuno degli oggetti.
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1 Dispositivo per l'osservazione degli scambi gassosi durante la respirazione di piante e animali PGD (addestramento): manuale operativo / ed. TS Chanova. - M.: Istruzione, 1987. - 8 p.
(DC) è il rapporto tra il volume di anidride carbonica rilasciata durante la respirazione e il volume di ossigeno assorbito.
Il valore del coefficiente respiratorio delle piante
Valore DC indica sia la natura del materiale ossidato durante la respirazione che il tipo di respirazione; può essere uguale a uno, più o meno. Quando i carboidrati sono ossidati, i volumi di anidride carbonica scambiati e ossigeno gassoso sono uguali e il rapporto CO 2: 0 2 è uguale a uno. In questo caso, l'ossigeno consumato durante la respirazione viene utilizzato solo per l'ossidazione del carbonio in anidride carbonica, perché il rapporto tra idrogeno e ossigeno nella molecola di glucosio è tale che per l'ossidazione dell'idrogeno in acqua c'è abbastanza ossigeno nello zucchero molecola stessa. Quando un numero di acidi organici viene ossidato, il coefficiente respiratorio delle piante è maggiore di uno. Quindi, l'acido ossalico è un composto più ricco di ossigeno dei carboidrati. L'ossigeno presente nella molecola non solo è sufficiente per l'ossidazione dell'idrogeno in acqua, ma parte di esso rimane per l'ossidazione del carbonio; quindi, per la completa ossidazione di due molecole di acido ossalico, è sufficiente una molecola di ossigeno: 2C 2 H 2 O 4 + O 2 → 4CO 2 + 2H 2 O, DC (4CO 2: O 2) in questo caso è 4 Nei casi in cui la pianta respira a causa di proteine o grassi, nella cui molecola c'è molto idrogeno e carbonio e poco ossigeno, la DC è inferiore a uno, poiché per ossidare tutto il carbonio deve essere assorbita una grande quantità di ossigeno e idrogeno in questi composti. Quando l'acido stearico è ossidato, la reazione di ossidazione procederà come segue: C 18 H 26 O 2 + 26O 2 → 18CO 2 + 18H 2 O. DC (18CO 2: 26O 2) è 0,69. Quindi, nel caso di ossidazione dei carboidrati, DC è uguale a uno, acidi organici - più di uno, proteine e grassi - inferiore a uno.