Kvocient dihanja je zelo uporaben parameter za oceno presnovne mešanice, ki se uporablja v mirovanju ali med telesno vadbo. Zaradi kemičnih razlik, ki jih označujejo, popolna presnova maščob, beljakovin in ogljikovih hidratov zahteva različne količine kisika. Posledično bo vrsta oksidiranega energetskega substrata vplivala tudi na količino proizvedenega ogljikovega dioksida.
QR = proizveden CO2 / porabljen O2
Glede na to, da ima vsak makrohranil določen QR, je z oceno tega parametra mogoče izslediti mešanico hranil, ki se presnavljajo v mirovanju ali med določeno delovno aktivnostjo.
Dihalni količnik ogljikovih hidratov
Splošna molekulska formula ogljikovih hidratov je Cn (H2O) n. Iz tega sledi, da je v molekuli ogljikovih hidratov razmerje med številom vodikovih atomov in kisikovimi atomi 2: 1. Za oksidacijo generične heksoze (ogljikovi hidrati s šestimi atomi ogljika, kot je glukoza) bo zato potrebno šest kisika molekule, kar povzroči nastanek 6 molekul ogljikovega dioksida (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Dihalni količnik ogljikovih hidratov bo torej enak: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Dihalni količnik lipidov
Lipidi se od ogljikovih hidratov razlikujejo po nižji vsebnosti kisika v sorazmerju s številom vodikovih atomov. Posledično njihova oksidacija zahteva večjo količino kisika.
Če za primer vzamemo palmitinsko kislino, odkrijemo, da med njeno oksidacijo nastane 16 molekul ogljikovega dioksida in vode za 23 porabljenih molekul kisika.
Kvocient dihanja bo torej enak: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Običajno je lipidom pripisan količnik dihanja 0,7, pri čemer je treba upoštevati, da ta vrednost niha od 0,69 do 0,73 glede na dolžino ogljikove verige, ki označuje maščobno kislino.
Dihalni količnik beljakovin
Glavna razlika, ki beljakovine razlikuje od maščob in ogljikovih hidratov, je prisotnost atomov dušika. Zaradi te kemijske razlike proteinske molekule sledijo določeni presnovni poti. Jetra morajo najprej odstraniti dušik s postopkom, imenovanim deaminacija, šele nato se lahko preostali del molekule aminokisline (imenovana keto kislina) oksidira v ogljikov dioksid in vodo.
Tako kot lipidi so keto kisline relativno pomanjkljive s kisikom. Njihova oksidacija bo zato povzročila nastanek manjše količine ogljikovega dioksida kot porabljeni kisik.
Albumin, najbolj razširjen protein v plazmi, oksidira po naslednji reakciji:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Kvocient dihanja bo torej enak: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
QR beljakovin je po dogovoru določen na 0,82.
Pomen dihalnega količnika
Za zadovoljevanje energetskih potreb organizma vsak od nas uporablja različne presnovne mešanice glede na fizični napor. Intenzivnejši kot je, večji je odstotek oksidirane glukoze. Večina energije, proizvedene v mirovanju, izvira iz presnove kislin. maščobe. Zato je smiselno pričakovati dihalni količnik blizu 0,7 v mirovanju in večji med naporno vadbo.
Pri opravljanju dejavnosti, ki segajo od absolutnega počitka do lahke aerobne vadbe, je količnik dihanja okoli 0,82 ± 4%. Ta podatek, pridobljen eksperimentalno, priča o oksidaciji mešanice, sestavljene iz 60% maščob in 40% ogljikovih hidratov (v pogojih pri počitku ali zmerni telesni aktivnosti je energetska vloga beljakovin zanemarljiva, zato govorimo o količini dihal brez beljakovin).
Vsaka vrednost QR ustreza kaloričnemu ekvivalentu kisika, ki predstavlja število sproščenih kalorij na liter O2. Zahvaljujoč tem podatkom je mogoče zelo natančno izslediti porabo energije pri delovni dejavnosti. Predpostavimo, da je med zmerno aerobno vadbo dihalni količnik, izmerjen z analizo plina, enak 0,86; s pomočjo posebne tabele ugotovimo, da je ekvivalent energije na liter porabljenega kisika 4,875 Kcal. pri porabi vadbe bo zadostovalo pomnožiti porabljene litre kisika s 4,875.
Med intenzivnim fizičnim naporom se stanje korenito spremeni in količnik dihanja se močno spreminja. Zaradi velike proizvodnje mlečne kisline se aktivirajo številni pomožni presnovni mehanizmi, kot so puferski sistemi in hiperventilacija. V obeh primerih pride do povečanja izločanja CO2, neodvisno od oksidacije energijskih substratov. Do števca (CO2 ) in pri stalnem imenovalcu (O2) se količnik dihanja poveča, dosega vrednosti višje od ena.
Med okrevanjem po intenzivni aktivnosti, ko se del ogljikovega dioksida uporabi za reformo bikarbonatnih zalog, količnik dihanja pade pod mejno vrednost 0,70.
Zato je jasno, da v takih situacijah dihalni količnik ne odraža natančno dogajanja na celični ravni med oksidacijo energetskih substratov. V teh primerih fiziologi dihanja raje govorijo o zunanjem dihalnem količniku ali razmerju med izmenjavami dihal (R).
