Het ademhalingsquotiënt is een zeer bruikbare parameter voor het evalueren van het metabolische mengsel dat wordt gebruikt in rust of tijdens lichamelijke inspanning. Vanwege de chemische verschillen die ze kenmerken, vereist de volledige metabolisatie van vetten, eiwitten en koolhydraten verschillende hoeveelheden zuurstof. Dientengevolge zal het type geoxideerd energiesubstraat ook de hoeveelheid geproduceerde kooldioxide beïnvloeden.
QR = CO2 geproduceerd / O2 verbruikt
Aangezien elke macronutriënt een specifieke QR heeft, is het door deze parameter te evalueren mogelijk om het mengsel van voedingsstoffen te traceren dat in rust of tijdens een specifieke werkactiviteit wordt gemetaboliseerd.
Ademhalingsquotiënt van koolhydraten
De algemene molecuulformule van een koolhydraat is Cn (H2O) n. Hieruit volgt dat binnen een koolhydraatmolecuul de verhouding tussen het aantal waterstofatomen en dat van zuurstof vast is en gelijk is aan 2: 1. Om een generieke hexose (koolhydraat met zes koolstofatomen zoals glucose) te oxideren, zijn daarom zes zuurstof nodig. moleculen, resulterend in de vorming van 6 koolstofdioxidemoleculen (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Het ademhalingsquotiënt van koolhydraten zal dus gelijk zijn aan: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Ademhalingsquotiënt van lipiden
Lipiden onderscheiden zich van koolhydraten door het lagere zuurstofgehalte in verhouding tot het aantal waterstofatomen. Bijgevolg vereist hun oxidatie een grotere hoeveelheid zuurstof.
Als we palmitinezuur als voorbeeld nemen, ontdekken we dat tijdens de oxidatie ervan 16 moleculen kooldioxide en water worden gevormd voor de verbruikte 23 zuurstofmoleculen C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Het ademhalingsquotiënt zal dus gelijk zijn aan: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Normaal gesproken wordt aan lipiden een respiratoir quotiënt van 0,7 toegekend, rekening houdend met het feit dat deze waarde fluctueert van 0,69 tot 0,73 in relatie tot de lengte van de koolstofketen die het vetzuur kenmerkt.
Ademhalingsquotiënt van eiwitten
Het belangrijkste verschil dat eiwitten onderscheidt van vetten en koolhydraten is de aanwezigheid van stikstofatomen. Door dit chemische verschil volgen de eiwitmoleculen een bepaald metabolisch pad. De lever moet eerst stikstof verwijderen via een proces dat deaminering wordt genoemd.Pas dan kan het resterende deel van het aminozuurmolecuul (het ketozuur) worden geoxideerd tot koolstofdioxide en water.
Net als lipiden zijn ketozuren relatief zuurstofarm. Hun oxidatie zal daarom leiden tot de vorming van een hoeveelheid koolstofdioxide die kleiner is dan die van de verbruikte zuurstof.
Albumine, het meest voorkomende eiwit in plasma, oxideert volgens de volgende reactie:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Het ademhalingsquotiënt zal dus gelijk zijn aan: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
De QR van eiwitten is volgens afspraak vastgesteld op 0,82.
Betekenis van het ademhalingsquotiënt
Om aan de energiebehoefte van het organisme te voldoen, gebruikt ieder van ons verschillende metabolische mengsels in relatie tot fysieke inspanning. Hoe intenser dit is, hoe groter het percentage geoxideerde glucose. Veel van de energie die in rust wordt geproduceerd, is afkomstig van de metabolisatie van zuren. vet. Om deze reden is het redelijk om een respiratoir quotiënt te verwachten dat dicht bij 0,7 ligt in rust en hoger tijdens zware inspanning.
Bij het uitvoeren van activiteiten variërend van absolute rust tot lichte aerobe oefeningen, is het ademhalingsquotiënt ongeveer 0,82 ± 4%.Dit gegeven, experimenteel verkregen, getuigt van de oxidatie door het organisme van een mengsel bestaande uit 60% vetten en 40% koolhydraten (in omstandigheden van rust of matige lichamelijke activiteit is de energetische rol van eiwitten verwaarloosbaar, daarom spreken we van niet-eiwit respiratoir quotiënt).
Elke QR-waarde komt overeen met een calorie-equivalent van zuurstof dat het aantal vrijgekomen calorieën per liter O2 weergeeft. Dankzij deze gegevens is het mogelijk om zeer nauwkeurig het energieverbruik van een werkactiviteit te traceren. Laten we aannemen dat tijdens matige aerobe inspanning het ademhalingsquotiënt, gemeten door middel van gasanalyse, gelijk is aan 0,86, door een speciale tabel te raadplegen, vinden we dat het energie-equivalent per liter verbruikte zuurstof 4,875 Kcal is. lichamelijke inspanning volstaat het om de verbruikte liters zuurstof te vermenigvuldigen met 4,875.
Tijdens intense lichamelijke inspanning verandert de situatie ingrijpend en ondergaat het ademhalingsquotiënt grote variaties. Door de massale productie van melkzuur worden tal van ondersteunende metabole mechanismen geactiveerd, zoals buffersystemen en hyperventilatie.In beide gevallen is er een toename van de eliminatie van CO2, onafhankelijk van de oxidatie van de energiesubstraten. ) en door de noemer constant (O2) te houden, ondergaat het ademhalingsquotiënt een piek die waarden bereikt die hoger zijn dan één.
Tijdens het herstel na een intense activiteit, wanneer een deel van kooldioxide wordt gebruikt om de bicarbonaatreserves te hervormen, daalt het ademhalingsquotiënt onder de grenswaarde van 0,70.
Het is daarom duidelijk dat in dergelijke situaties het ademhalingsquotiënt niet precies weergeeft wat er op cellulair niveau gebeurt tijdens de oxidatie van energiesubstraten. In deze gevallen spreken de fysiologen van de ademhaling bij voorkeur van het externe respiratoire quotiënt of de relatie tussen respiratoire uitwisselingen (R).
