El cociente respiratorio es un parámetro muy útil para evaluar la mezcla metabólica utilizada en reposo o durante el ejercicio físico. Debido a las diferencias químicas que los caracterizan, la completa metabolización de grasas, proteínas y carbohidratos requiere distintas cantidades de oxígeno. En consecuencia, el tipo de sustrato de energía oxidada también afectará a la cantidad de dióxido de carbono producido.
QR = CO2 producido / O2 consumido
Teniendo en cuenta que cada macronutriente tiene un QR específico, al evaluar este parámetro es posible rastrear la mezcla de nutrientes metabolizados en reposo o durante una actividad laboral específica.
Cociente respiratorio de carbohidratos
La fórmula molecular genérica de un carbohidrato es Cn (H2O) n. De ello se deduce que dentro de una molécula de carbohidrato la proporción entre el número de átomos de hidrógeno y los de oxígeno es fija e igual a 2: 1. Para oxidar una hexosa genérica (carbohidrato con seis átomos de carbono como la glucosa) serán necesarios seis oxígeno moléculas, resultando en la formación de 6 moléculas de dióxido de carbono (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
El cociente respiratorio de carbohidratos será, por tanto, igual a: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Cociente respiratorio de lípidos
Los lípidos se distinguen de los carbohidratos por el menor contenido de oxígeno en proporción al número de átomos de hidrógeno. En consecuencia, su oxidación requiere una mayor cantidad de oxígeno.
Tomando el ácido palmítico como ejemplo, descubrimos que durante su oxidación se forman 16 moléculas de dióxido de carbono y agua para las 23 moléculas de oxígeno consumidas. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Por tanto, el cociente respiratorio será igual a: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Normalmente se atribuye a los lípidos un cociente respiratorio de 0,7, teniendo en cuenta que este valor fluctúa de 0,69 a 0,73 en relación con la longitud de la cadena carbonada que caracteriza al ácido graso.
Cociente respiratorio de proteínas
La principal diferencia que distingue a las proteínas de las grasas y los carbohidratos es la presencia de átomos de nitrógeno. Debido a esta diferencia química, las moléculas de proteína siguen un camino metabólico particular. Primero, el hígado debe eliminar el nitrógeno mediante un proceso llamado desaminación. Solo entonces la parte restante de la molécula de aminoácido (llamada cetoácido) puede oxidarse a dióxido de carbono y agua.
Al igual que los lípidos, los cetoácidos son relativamente pobres en oxígeno. Por tanto, su oxidación conducirá a la formación de una cantidad de dióxido de carbono inferior a la del oxígeno consumido.
La albúmina, la proteína más abundante en plasma, se oxida según la siguiente reacción:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Por tanto, el cociente respiratorio será igual a: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
El QR de las proteínas se fija, por convención, en 0,82.
Significado del cociente respiratorio
Para satisfacer las demandas energéticas del organismo, cada uno de nosotros utiliza diferentes mezclas metabólicas en relación al esfuerzo físico, cuanto más intenso es, mayor es el porcentaje de glucosa oxidada, gran parte de la energía producida en reposo se deriva de la metabolización de los ácidos. grasa. Por esta razón, es razonable esperar un cociente respiratorio cercano a 0,7 en reposo y más alto durante el ejercicio extenuante.
Realizando actividades que van desde el reposo absoluto hasta el ejercicio aeróbico ligero, el cociente respiratorio se sitúa en torno al 0,82 ± 4%. Este dato, obtenido experimentalmente, atestigua la oxidación por parte del organismo de una mezcla compuesta por un 60% de grasas y un 40% de hidratos de carbono (en condiciones del reposo o de la actividad física moderada el papel energético de las proteínas es insignificante, por lo que hablamos de cociente respiratorio no proteico).
Cada valor de QR corresponde a un equivalente calórico de oxígeno que representa el número de calorías liberadas por litro de O2. Gracias a estos datos es posible rastrear con mucha precisión el gasto energético de una actividad laboral. Supongamos que durante el ejercicio aeróbico moderado el cociente respiratorio, medido a través del análisis de gases, es igual a 0,86; consultando una tabla especial, encontramos que la energía equivalente por litro de oxígeno consumido es de 4,875 Kcal. En este punto para averiguar la energía En gasto de ejercicio bastará con multiplicar los litros de oxígeno consumidos por 4.875.
Durante un esfuerzo físico intenso la situación cambia radicalmente y el cociente respiratorio sufre grandes variaciones. Debido a la producción masiva de ácido láctico se activan numerosos mecanismos metabólicos auxiliares, como los sistemas tampón y la hiperventilación. En ambos casos se produce un aumento en la eliminación de CO2, independiente de la oxidación de los sustratos energéticos. Al numerador (CO2 ) y manteniendo constante el denominador (O2) el cociente respiratorio sufre un pico que alcanza valores superiores a uno.
Durante la recuperación después de una actividad intensa, cuando una parte del dióxido de carbono se utiliza para reformar las reservas de bicarbonato, el cociente respiratorio cae por debajo del valor límite 0,70.
Por tanto, está claro que en tales situaciones el cociente respiratorio no refleja exactamente lo que sucede a nivel celular durante la oxidación de los sustratos energéticos. En estos casos, los fisiólogos de la respiración prefieren hablar del cociente respiratorio externo o de la relación entre intercambios respiratorios (R).
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