Dýchací kvocient

Dýchací kvocient je velmi užitečný parametr pro hodnocení metabolické směsi používané v klidu nebo při fyzickém výkonu. Vzhledem k chemickým rozdílům, které je charakterizují, vyžaduje úplná metabolizace tuků, bílkovin a sacharidů různá množství kyslíku. V důsledku toho bude typ substrátu oxidované energie také ovlivňovat množství produkovaného oxidu uhličitého.

QR = produkovaný CO2 / spotřebovaný O2

Vzhledem k tomu, že každá makroživina má specifickou QR, vyhodnocením tohoto parametru je možné vysledovat směs živin metabolizovaných v klidu nebo během konkrétní pracovní činnosti.

Respirační podíl sacharidů

Obecný molekulární vzorec uhlohydrátu je Cn (H2O) n. Z toho vyplývá, že v molekule uhlohydrátu je poměr mezi počtem atomů vodíku a atomů kyslíku pevný a rovný 2: 1. K oxidaci generické hexózy (uhlovodan se šesti atomy uhlíku, jako je glukóza) bude tedy zapotřebí šest kyslíku molekul, což má za následek vznik 6 molekul oxidu uhličitého (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Respirační kvocient sacharidů bude tedy roven: 6CO2 / 6O2 = 1,00

Respirační kvocient lipidů

Lipidy se od sacharidů odlišují nižším obsahem kyslíku v poměru k počtu atomů vodíku. V důsledku toho jejich oxidace vyžaduje vyšší množství kyslíku.
Vezmeme -li jako příklad kyselinu palmitovou, zjistíme, že během její oxidace se vytvoří 16 molekul oxidu uhličitého a vody pro 23 spotřebovaných molekul kyslíku. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Dýchací kvocient bude tedy roven: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Lipidům je obvykle přičítán respirační kvocient 0,7, přičemž je třeba mít na paměti, že tato hodnota kolísá od 0,69 do 0,73 ve vztahu k délce uhlíkového řetězce, který charakterizuje mastnou kyselinu.

Respirační kvocient proteinů

Hlavní rozdíl, který odlišuje bílkoviny od tuků a sacharidů, je přítomnost atomů dusíku. Díky tomuto chemickému rozdílu sledují molekuly bílkovin určitou metabolickou cestu. Játra musí nejprve odstranit dusík procesem zvaným deaminace. Teprve poté může být zbývající část molekuly aminokyseliny (nazývaná keto kyselina) oxidována na oxid uhličitý a vodu.

Stejně jako lipidy jsou keto kyseliny relativně chudé na kyslík. Jejich oxidace proto povede k tvorbě nižšího množství oxidu uhličitého, než je množství spotřebovaného kyslíku.
Albumin, nejhojnější protein v plazmě, oxiduje podle následující reakce:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Dýchací kvocient bude tedy roven: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
QR proteinů je podle konvence fixováno na 0,82.

Význam respiračního kvocientu

Abychom splnili energetické nároky organismu, každý z nás používá různé metabolické směsi ve vztahu k fyzické námaze. Čím je to intenzivnější, tím větší je procento oxidované glukózy. Velká část energie vyrobené v klidu pochází z metabolizace kyselin. Tlustý. Z tohoto důvodu je rozumné očekávat respirační kvocient blízký 0,7 v klidu a vyšší při namáhavém cvičení.
Při aktivitách od absolutního klidu po lehká aerobní cvičení se dýchací kvocient pohybuje kolem 0,82 ± 4%. Tento údaj získaný experimentálně svědčí o oxidaci organismu na směs složenou ze 60% tuků a 40% sacharidů (v podmínkách klidu nebo mírné fyzické aktivity je energetická role proteinů zanedbatelná, proto hovoříme o nebielkovinovém respiračním kvocientu).
Každá hodnota QR odpovídá kalorickému ekvivalentu kyslíku, který představuje počet uvolněných kalorií na litr O2. Díky těmto datům lze velmi přesně vysledovat energetický výdej pracovní činnosti. Předpokládejme, že během mírného aerobního cvičení je respirační kvocient, měřený pomocí plynové analýzy, roven 0,86; po nahlédnutí do speciální tabulky zjistíme, že energetický ekvivalent na litr spotřebovaného kyslíku je 4,875 Kcal. V tomto okamžiku zjistíme energii výdaje na cvičení budou stačit vynásobit litry spotřebovaného kyslíku 4,875.
Při intenzivní fyzické námaze se situace radikálně mění a respirační kvocient prochází velkými změnami. Vzhledem k masivní produkci kyseliny mléčné se aktivuje řada pomocných metabolických mechanismů, jako jsou pufrovací systémy a hyperventilace. V obou případech dochází ke zvýšení eliminace CO2, nezávisle na oxidaci energetických substrátů. Na čitatele (CO2 ) a udržováním jmenovatele konstantního (O2) respirační kvocient prochází nárazem dosahujícím hodnoty vyšší než jedna.
Během regenerace po intenzivní aktivitě, kdy je část oxidu uhličitého použita na reformu zásob bikarbonátu, klesá respirační kvocient pod mezní hodnotu 0,70.
Je tedy zřejmé, že v takových situacích respirační kvocient neodráží přesně to, co se děje na buněčné úrovni během oxidace energetických substrátů. V těchto případech fyziologové dýchání raději hovoří o vnějším respiračním kvocientu nebo o vztahu mezi respiračními výměnami (R).