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動画と音声での説明


三大栄養素は、糖、脂質、タンパク質であり、それぞれ、炭素原子(C)、酸素原子(O)、水素原子(H)などの構成割合が異なります。そのため、内呼吸のとき、どの栄養素が分解しているかにより、消費されるO2と排出されるCO2の割合が異なります。それを表現したのが、呼吸商です。

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嫌気的代謝と好気的代謝が行われると、栄養素は、二酸化炭素と水とに分解されます。 そのため、栄養素内の炭素原子と同じ数の二酸化炭素が生成します。また、栄養素内の水素原子の半分の数の水が生成します。

栄養素内の炭素原子1個と栄養素内の酸素原子2個とが結合して、二酸化炭素を生成し、個体外へ呼気中に排出します。 また、栄養素内の水素原子2個と栄養素内の酸素原子1個とが結合して、水を生成し、個体外へ排出することもあります。 栄養素内の酸素原子だけでは足りないので、栄養素内の炭素原子1個と吸気中の酸素原子2個とが結合して、二酸化炭素を生成し、個体外へ呼気中に排出します。 また、栄養素内の水素原子2個と吸気中の酸素原子1個とが結合して、水を生成し、個体外へ排出することもあります。

ブドウ糖にもヘキサン酸にも炭素原子は6個あるので、代謝されると二酸化炭素は6個生成します。そのために必要な酸素原子は12個です。 ブドウ糖にもヘキサン酸にも水素原子は12個あるので、代謝されると水は6個生成します。そのために必要な酸素原子は6個です。 ブドウ糖でもヘキサン酸でも、代謝において二酸化炭素のために12個、水のために6個、合わせて18個の酸素原子が必要です。 ブドウ糖でもヘキサン酸でも、栄養素内には酸素原子が18個もないので、空気を吸ってその中の酸素原子を使わなくてはなりません。 ブドウ糖内には酸素原子が6個あるので、吸気中の酸素原子は12個使わなくてはなりません。 ヘキサン酸内には酸素原子が2個しかないので、吸気中の酸素原子は16個も使わなくてはなりません。

呼吸商は呼気に出した二酸化炭素排泄量割る吸気中の酸素分子(O2)消費量です。 ブドウ糖など糖質は呼気中の二酸化炭素排泄量が6で吸気中の酸素分子(O2)消費量が6であるため呼吸商は1になります。 また、ヘキサン酸など脂質は呼気中の二酸化炭素排泄量が6で吸気中の酸素分子(O2)消費量が8であるため呼吸商は0.75になります。

まとめると、 糖質では、脂質に比べて、栄養素内の酸素が多いので、消費する吸気中の酸素が少ないのです。吸気中の酸素消費量は分母であり、糖質では脂質より分母が小さいので呼吸商は大きいのです。 逆に 脂質では、糖質に比べて、栄養素内の酸素が少ないので、消費する吸気中の酸素が多いのです。吸気中の酸素消費量は分母であり、脂質では糖質より分母が大きいので呼吸商は小さいのです。

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糖類: 一般的に、原子の割合はC6H1206です。酸素原子が多く含まれているため、酸素消費量は少なくても分解できます。呼吸商は、1.00と三大栄養素の中では最大です。逆に、酸素の含有が高いので、重量あたりの熱量は、4.1kcal/gと三大栄養素中最小です。

脂質: 脂肪酸の構造を考えてみると、炭素原子(C)の鎖のようなものです。脂肪酸自体の中に酸素原子が少ないため、分解するときは多くの酸素を消費しなければなりません。O2消費量の割には、CO2排出量が少ないため、例えばヘキサン酸の呼吸商は、0.75とブドウ糖よりも少ないです。脂肪は、酸素の含有率が低いので、重量あたりの熱量は、9.3kcal/gと三大栄養素中最大です。エネルギーを保存する場合に適した栄養素であり、過食により皮下に貯蔵されるのも脂質です。

タンパク質: 原子の割合は脂質と糖質の中間であり、呼吸商は、0.85、熱量は、5.3kcal/gです。

Challenge Quiz

1. 生体のCO2排泄量のO2摂取量に対する比を  呼吸商 換気量 という。
2. 呼吸商とは、 O2摂取量のCO2排泄量に対する比 CO2排泄量のO2摂取量に対する比 である。
3. 呼吸商は、その時消費されている栄養素の  種類 が示唆される。
4. 糖質と脂質とでは、脂質の方が含有する酸素原子は  少ない 多い
5. ぶどう糖と脂質とでは、脂質の方が呼吸商は  大きい 小さい
6. 脂質の呼吸商は、約 0.7 1.0 である。