呼吸商

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介绍

呼吸是将氧气从外界环境吸入体内，并将二氧化碳从体内排出到外界环境的过程。这些气体在生理过程中发挥着重要作用。释放的二氧化碳与吸收的氧气的比率称为呼吸商，可缩写为 RQ。呼吸商也可称为呼吸比或呼吸系数。

什么是呼吸商？

呼吸商是一个对数，用于通过释放的二氧化碳与吸收的氧气的比率来计算基础代谢率。

$$\mathrm{RQ=CO_{2}\:释放量/O_{2}\:吸收量}$$

借助一种称为呼吸计的仪器，我们可以检测不同底物的呼吸商。可以计算特定底物（如蛋白质、糖或脂质）的 RQ。

不同呼吸底物的 RQ

不同底物的呼吸商可能不同。

• 碳水化合物的呼吸商 - 当使用碳水化合物作为底物时，释放的二氧化碳量与吸收的氧气量相同。因此，碳水化合物的 RQ 为1。

$$\mathrm{C_{6}H_{12}O_{6}+6O_{2}\rightarrow 6CO_{2}+H_{2}O}$$

$$\mathrm{因此，碳水化合物的RQ为\:6CO_{2}/6O_{2}=1}$$

• 蛋白质的呼吸商 - 在蛋白质底物的情况下，吸收的氧气多于释放的二氧化碳。蛋白质的 RQ 范围可能在 0.8 到 0.9 之间。让我们以白蛋白为例。

$$\mathrm{C_{72}H_{112}N_{18}O_{22}S+77O_{2}\rightarrow 63CO_{2}+38H_{2}O+SO_{3}+9CO(NH_{2})_{2}}$$

$$\mathrm{因此，白蛋白的RQ为\:63CO_{2}/77O_{2}=0.8}$$

• 脂肪的呼吸商 - 在脂肪的情况下，吸收的氧气多于释放的二氧化碳。因此，脂肪的 RQ 始终小于 1。让我们以棕榈酸为例。

$$\mathrm{C_{16}H_{32}O_{2}+23O_{2}\rightarrow 16CO_{2}+16H_{2}O}$$

$$\mathrm{因此，棕榈酸的RQ为\:16CO_{2}/23O_{2}=0.696}$$

• 有机酸的呼吸商 - 在有机酸底物的情况下，吸收的氧气少于释放的二氧化碳。因此，有机酸的 RQ 始终大于 1。

  有机酸的例子包括，苹果酸的 RQ 为 1.33，柠檬酸的 RQ 为 1.14。

• 混合底物的 RQ 为 0.8。

呼吸商的特性

• RQ 是一个非整数，可以通过释放的二氧化碳与吸收的氧气的比率来计算。

• 人体的 RQ 几乎为 1，这证实了吸收的氧气量与释放的二氧化碳量相同。如果大于 1，则表示氧气量小于二氧化碳量；如果 RQ 小于 1，则表示氧气量大于释放的二氧化碳量。

• 含氧量低的分子具有较高的 RQ，而含氧量高的分子具有较低的呼吸商。

与呼吸商相关的术语

• 有氧呼吸 - 在氧气存在下释放 ATP 的呼吸过程称为有氧呼吸。

• 无氧呼吸 - 无氧呼吸是指在没有氧气的情况下分解糖以释放 ATP 的过程。

• 细胞呼吸 - 呼吸过程中活细胞内发生的一系列代谢反应。

• 基础代谢率 - 个体在静息状态下维持所需的能量称为基础代谢率。

呼吸商的应用

• RQ 可以帮助检测培养基中盆栽土壤的缺乏。

• 通过增加慢性阻塞性肺病 (COPD) 患者食物中的脂肪含量，可以降低他们的 RQ。这将减少从他们体内去除二氧化碳的负担。

• 小于 0.85 的 RQ 表明营养不足导致脂肪的利用，大于 1 的 RQ 表明营养过剩导致脂肪生成。

• RQ 可用于诊断许多肝脏疾病。

• 由于碳水化合物代谢受损而导致的 RQ 下降表明糖尿病。

• RQ 有助于确定酸中毒和碱中毒等疾病。

• RQ 用于测量代谢率。

呼吸商的定义

呼吸商定义为呼吸过程中释放的二氧化碳量与吸收的氧气量的比率。底物通过有氧呼吸氧化，导致二氧化碳的释放。

呼吸商的利用

• RQ 可用于检测脂类和碳水化合物的利用。

• RQ 用于测量糖尿病的严重程度。

• RQ 用于诊断肝脏疾病，如肝硬化。

• 人们可以使用 RQ 来监测他们的身体健康水平，并指导他们获得足够的营养。

临床意义

• 慢性阻塞性肺病 (COPD) - 肺泡弹性丧失会阻止 COPD 患者完全呼气，导致二氧化碳停留在肺泡中。当 RQ 比率大于 0.75 的患者食用富含脂肪的食物时，他们会产生较少的 CO2，从而减少肺泡通气量。

• 2 型糖尿病期间的体重增加 - RQ 可用于分析 2 型糖尿病患者的体重增加。研究表明，服用口服降糖药且 BMI 较高的患者的 RQ 比率高于 BMI 正常的人。

结论

本教程简要介绍了什么是呼吸商。本教程描述了 RQ 的特性、用途和临床意义。本教程还有助于理解与 RQ 相关的术语以及不同底物的呼吸商。

常见问题

Q1. 什么是静息代谢率？用哪个方程式计算 BMR？

A1. 个人的静息代谢率衡量的是身体在静息状态下运行所需的能量。哈里斯-本迪克特方程用于计算 BMR。

Q2. 呼吸计的功能是什么？

A2. 呼吸计测量生物体在呼吸过程中氧气和二氧化碳的交换速率。

Q3. 什么是脂肪生成？它与 RQ 如何相关？

A3. 将葡萄糖转化为脂肪酸和甘油三酯的过程称为脂肪生成。营养过剩会导致脂肪生成，这会使 RQ 增加到超过 1。

Q4. 如何利用 RQ 测量糖尿病的严重程度？

A4. 在未经治疗的糖尿病患者中，血糖水平较高，而 RQ 值低于接受治疗的糖尿病患者。

Q5. RQ 在检测肝硬化中的作用是什么？

A5. 较低的呼吸商 (RQ) 可能由肝硬化患者体内糖异生和脂肪酸氧化的增加引起。