Dýchací kvocient je veľmi užitočný parameter na hodnotenie metabolickej zmesi používanej v pokoji alebo počas fyzického cvičenia. Vzhľadom na chemické rozdiely, ktoré ich charakterizujú, úplná metabolizácia tukov, bielkovín a uhľohydrátov vyžaduje rôzne množstvo kyslíka. V dôsledku toho typ substrátu oxidovanej energie ovplyvní aj množstvo produkovaného oxidu uhličitého.
QR = vyrobený CO2 / spotrebovaný O2
Vzhľadom na to, že každá makroživina má špecifickú QR, vyhodnotením tohto parametra je možné vysledovať zmes živín metabolizovaných v pokoji alebo počas konkrétnej pracovnej činnosti.
Dýchací podiel uhľohydrátov
Generický molekulový vzorec uhľohydrátu je Cn (H2O) n. Z toho vyplýva, že v molekule uhľohydrátu je pomer medzi počtom atómov vodíka a kyslíka pevný a rovný 2: 1. Na oxidáciu generickej hexózy (uhľohydrát so šiestimi atómami uhlíka, ako je glukóza) bude preto potrebných šesť kyslíka molekúl, čo má za následok vznik 6 molekúl oxidu uhličitého (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Respiračný kvocient sacharidov bude teda rovný: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Respiračný kvocient lipidov
Lipidy sa od uhľohydrátov odlišujú nižším obsahom kyslíka v pomere k počtu atómov vodíka. Ich oxidácia preto vyžaduje vyššie množstvo kyslíka.
Ako príklad uvedieme kyselinu palmitovú, zistíme, že počas jej oxidácie sa vytvorí 16 molekúl oxidu uhličitého a vody na spotrebovaných 23 molekúl kyslíka. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Dýchací kvocient bude preto rovný: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Lipidom sa bežne priraďuje respiračný kvocient 0,7, pričom je potrebné mať na pamäti, že táto hodnota kolíše od 0,69 do 0,73 vo vzťahu k dĺžke uhlíkového reťazca, ktorý charakterizuje mastnú kyselinu.
Respiračný kvocient bielkovín
Hlavným rozdielom, ktorý odlišuje bielkoviny od tukov a uhľohydrátov, je prítomnosť atómov dusíka. Vďaka tomuto chemickému rozdielu molekuly proteínu sledujú konkrétnu metabolickú cestu. Pečeň musí najskôr odstrániť dusík procesom nazývaným deaminácia. Až potom môže byť zvyšná časť molekuly aminokyseliny (nazývaná keto kyselina) oxidovaná na oxid uhličitý a vodu.
Rovnako ako lipidy sú aj ketokyseliny relatívne chudobné na kyslík. Ich oxidácia preto povedie k tvorbe menšieho množstva oxidu uhličitého, ako je množstvo spotrebovaného kyslíka.
Albumín, najrozšírenejší proteín v plazme, oxiduje podľa nasledujúcej reakcie:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Dýchací kvocient bude teda rovný: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
QR proteínov je podľa konvencie fixovaná na 0,82.
Význam respiračného kvocientu
Aby sa splnili energetické nároky organizmu, každý z nás používa rôzne metabolické zmesi vo vzťahu k fyzickej námahe. Čím je to intenzívnejšie, tým väčšie je percento oxidovanej glukózy. Veľká časť energie vyrobenej v pokoji pochádza z metabolizácie kyselín. tučný. Z tohto dôvodu je rozumné očakávať respiračný kvocient v blízkosti 0,7 v pokoji a vyšší pri namáhavom cvičení.
Pri aktivitách od absolútneho odpočinku po ľahké aeróbne cvičenia je respiračný kvocient okolo 0,82 ± 4%. Tento experimentálne získaný údaj svedčí o tom, že organizmus oxiduje zmes zloženú zo 60% tukov a 40% uhľohydrátov (v podmienkach pokoja alebo miernej fyzickej aktivity je energetická úloha bielkovín zanedbateľná, preto hovoríme o nebielkovinovom respiračnom kvociente).
Každá hodnota QR zodpovedá kalorickému ekvivalentu kyslíka, ktorý predstavuje počet kalórií uvoľnených na liter O2. Vďaka týmto údajom je možné veľmi presne vysledovať energetický výdaj pracovnej činnosti. Predpokladajme, že počas mierneho aeróbneho cvičenia je respiračný kvocient, meraný plynovou analýzou, rovný 0,86; pomocou špeciálnej tabuľky zistíme, že energetický ekvivalent na liter spotrebovaného kyslíka je 4,875 kcal. V tomto bode zistíme energiu výdavky na cvičenie budú stačiť na vynásobenie litrov spotrebovaného kyslíka 4,875.
Pri intenzívnej fyzickej námahe sa situácia radikálne zmení a respiračný kvocient prechádza veľkými variáciami. Vzhľadom na masívnu produkciu kyseliny mliečnej sa aktivuje množstvo pomocných metabolických mechanizmov, ako sú pufrovacie systémy a hyperventilácia. V oboch prípadoch dochádza k zvýšeniu eliminácie CO2, nezávisle od oxidácie energetických substrátov. Na čitateľa (CO2 ) a pri zachovaní konštantného menovateľa (O2) dochádza k nárastu respiračného kvocientu dosahujúceho hodnoty vyššie ako jedna.
Počas obnovy po intenzívnej aktivite, keď sa časť oxidu uhličitého použije na reformu rezerv hydrogenuhličitanu, dýchací kvocient klesne pod hraničnú hodnotu 0,70.
Je preto zrejmé, že v takýchto situáciách respiračný kvocient neodráža presne to, čo sa deje na bunkovej úrovni počas oxidácie energetických substrátov. V týchto prípadoch fyziológovia dýchania radšej hovoria o vonkajšom respiračnom kvociente alebo o vzťahu medzi respiračnými výmenami (R).
