Współczynnik oddechowy

Iloraz oddechowy jest bardzo przydatnym parametrem do oceny mieszanki metabolicznej stosowanej w spoczynku lub podczas wysiłku fizycznego. Ze względu na różnice chemiczne, które je charakteryzują, pełna metabolizacja tłuszczów, białek i węglowodanów wymaga różnych ilości tlenu. W konsekwencji rodzaj utlenionego substratu energetycznego będzie również wpływał na ilość wytwarzanego dwutlenku węgla.

QR = wytworzony CO2 / zużyty O2

Biorąc pod uwagę, że każdy makroskładnik ma określony QR, oceniając ten parametr można prześledzić mieszaninę składników odżywczych metabolizowanych w spoczynku lub podczas określonej aktywności zawodowej.

Iloraz oddechowy węglowodanów

Ogólny wzór cząsteczkowy węglowodanu to Cn (H2O)n. Wynika z tego, że w cząsteczce węglowodanu proporcja między liczbą atomów wodoru i tlenu jest stała i wynosi 2:1. Do utlenienia ogólnej heksozy (węglowodan z sześcioma atomami węgla, taki jak glukoza) konieczne będzie zatem sześć tlenu cząsteczki, w wyniku czego powstaje 6 cząsteczek dwutlenku węgla (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Współczynnik oddechowy węglowodanów będzie zatem równy: 6CO2 / 6O2 = 1,00

Iloraz oddechowy lipidów

Lipidy różnią się od węglowodanów niższą zawartością tlenu w stosunku do liczby atomów wodoru. W konsekwencji ich utlenianie wymaga większej ilości tlenu.
Biorąc za przykład kwas palmitynowy, odkrywamy, że podczas jego utleniania powstaje 16 cząsteczek dwutlenku węgla i wody na 23 zużyte cząsteczki tlenu C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Współczynnik oddechowy będzie zatem równy: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Zwykle lipidom przypisuje się współczynnik oddechowy 0,7, pamiętając, że wartość ta waha się od 0,69 do 0,73 w zależności od długości łańcucha węglowego charakteryzującego kwas tłuszczowy.

Iloraz oddechowy białek

Główną różnicą odróżniającą białka od tłuszczów i węglowodanów jest obecność atomów azotu. Ze względu na tę chemiczną różnicę cząsteczki białka podążają określoną ścieżką metaboliczną. Wątroba musi najpierw wyeliminować azot w procesie zwanym deaminacją, dopiero wtedy pozostała część cząsteczki aminokwasu (zwana ketokwasem) może zostać utleniona do dwutlenku węgla i wody.

Podobnie jak lipidy, ketokwasy są stosunkowo ubogie w tlen. Ich utlenianie będzie zatem prowadzić do powstania mniejszej ilości dwutlenku węgla niż zużywanego tlenu.
Albumina, białko najobficiej występujące w osoczu, utlenia się zgodnie z następującą reakcją:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Współczynnik oddechowy będzie zatem równy: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
QR białek jest umownie ustalony na 0,82.

Znaczenie ilorazu oddechowego

Aby zaspokoić zapotrzebowanie energetyczne organizmu, każdy z nas stosuje różne mieszanki metaboliczne w zależności od wysiłku fizycznego.Im intensywniejsze, tym większy procent utlenionej glukozy.Większa część energii wytwarzanej w spoczynku pochodzi z metabolizmu kwasów. gruby. Z tego powodu rozsądne jest oczekiwanie, że współczynnik oddechowy będzie bliski 0,7 w spoczynku i wyższy podczas forsownych ćwiczeń.
Podczas wykonywania czynności od bezwzględnego odpoczynku do lekkich ćwiczeń aerobowych, współczynnik oddechowy wynosi około 0,82 ± 4%. Dana ta, uzyskana eksperymentalnie, świadczy o utlenianiu przez organizm mieszaniny złożonej z 60% tłuszczów i 40% węglowodanów (w warunkach spoczynku lub umiarkowanej aktywności fizycznej rola energetyczna białek jest znikoma, dlatego mówimy o niebiałkowym współczynniku oddechowym).
Każda wartość QR odpowiada kalorycznemu ekwiwalentowi tlenu, który reprezentuje liczbę kalorii uwolnionych na litr O2.Dzięki tym danym można bardzo dokładnie prześledzić wydatek energetyczny na aktywność zawodową. Załóżmy, że podczas umiarkowanego wysiłku aerobowego iloraz oddechowy, mierzony za pomocą analizy gazów, wynosi 0,86; po zapoznaniu się ze specjalną tabelą dowiadujemy się, że ekwiwalent energii na litr zużytego tlenu wynosi 4,875 Kcal. Wydatków na ćwiczenia wystarczy pomnożyć litry zużytego tlenu przez 4,875.
Podczas intensywnego wysiłku fizycznego sytuacja zmienia się radykalnie, a iloraz oddechowy ulega dużym wahaniom. Ze względu na masową produkcję kwasu mlekowego uruchamiane są liczne pomocnicze mechanizmy metaboliczne, takie jak układy buforowe i hiperwentylacja.W obu przypadkach następuje wzrost eliminacji CO2 niezależnie od utleniania substratów energetycznych do licznika (CO2) ) i utrzymując stały mianownik (O2), iloraz oddechowy ulega gwałtownemu skokowi, osiągając wartości większe niż jeden.
Podczas regeneracji po intensywnej aktywności, gdy część dwutlenku węgla jest wykorzystana do odnowienia rezerw wodorowęglanowych, współczynnik oddechowy spada poniżej wartości granicznej 0,70.
Jest więc jasne, że w takich sytuacjach współczynnik oddechowy nie odzwierciedla dokładnie tego, co dzieje się na poziomie komórkowym podczas utleniania substratów energetycznych. W takich przypadkach fizjolodzy oddychania wolą mówić o zewnętrznym współczynniku oddechowym lub związku między wymianami oddechowymi (R).