呼吸商

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介紹

呼吸是將氧氣從外界環境吸入體內，並將二氧化碳從體內排出到外界環境的過程。這些氣體在生理過程中發揮著重要作用。釋放的二氧化碳與吸收的氧氣的比率稱為呼吸商，可縮寫為 RQ。呼吸商也可稱為呼吸比或呼吸係數。

什麼是呼吸商？

呼吸商是一個對數，用於透過釋放的二氧化碳與吸收的氧氣的比率來計算基礎代謝率。

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

藉助一種稱為呼吸計的儀器，我們可以檢測不同底物的呼吸商。可以計算特定底物（如蛋白質、糖或脂質）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 - 當使用碳水化合物作為底物時，釋放的二氧化碳量與吸收的氧氣量相同。因此，碳水化合物的 RQ 為1。

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

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

• 蛋白質的呼吸商 - 在蛋白質底物的情況下，吸收的氧氣多於釋放的二氧化碳。蛋白質的 RQ 範圍可能在 0.8 到 0.9 之間。讓我們以白蛋白為例。

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

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

• 脂肪的呼吸商 - 在脂肪的情況下，吸收的氧氣多於釋放的二氧化碳。因此，脂肪的 RQ 始終小於 1。讓我們以棕櫚酸為例。

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

$$\mathrm{因此，棕櫚酸的RQ為\:16CO_{2}/23O_{2}=0.696}$$

• 有機酸的呼吸商 - 在有機酸底物的情況下，吸收的氧氣少於釋放的二氧化碳。因此，有機酸的 RQ 始終大於 1。

  有機酸的例子包括，蘋果酸的 RQ 為 1.33，檸檬酸的 RQ 為 1.14。

• 混合底物的 RQ 為 0.8。

呼吸商的特性

• RQ 是一個非整數，可以透過釋放的二氧化碳與吸收的氧氣的比率來計算。

• 人體的 RQ 幾乎為 1，這證實了吸收的氧氣量與釋放的二氧化碳量相同。如果大於 1，則表示氧氣量小於二氧化碳量；如果 RQ 小於 1，則表示氧氣量大於釋放的二氧化碳量。

• 含氧量低的分子具有較高的 RQ，而含氧量高的分子具有較低的呼吸商。

與呼吸商相關的術語

• 有氧呼吸 - 在氧氣存在下釋放 ATP 的呼吸過程稱為有氧呼吸。

• 無氧呼吸 - 無氧呼吸是指在沒有氧氣的情況下分解糖以釋放 ATP 的過程。

• 細胞呼吸 - 呼吸過程中活細胞內發生的一系列代謝反應。

• 基礎代謝率 - 個體在靜息狀態下維持所需的能量稱為基礎代謝率。

呼吸商的應用

• RQ 可以幫助檢測培養基中盆栽土壤的缺乏。

• 透過增加慢性阻塞性肺病 (COPD) 患者食物中的脂肪含量，可以降低他們的 RQ。這將減少從他們體內去除二氧化碳的負擔。

• 小於 0.85 的 RQ 表明營養不足導致脂肪的利用，大於 1 的 RQ 表明營養過剩導致脂肪生成。

• RQ 可用於診斷許多肝臟疾病。

• 由於碳水化合物代謝受損而導致的 RQ 下降表明糖尿病。

• RQ 有助於確定酸中毒和鹼中毒等疾病。

• RQ 用於測量代謝率。

呼吸商的定義

呼吸商定義為呼吸過程中釋放的二氧化碳量與吸收的氧氣量的比率。底物透過有氧呼吸氧化，導致二氧化碳的釋放。

呼吸商的利用

• RQ 可用於檢測脂類和碳水化合物的利用。

• RQ 用於測量糖尿病的嚴重程度。

• RQ 用於診斷肝臟疾病，如肝硬化。

• 人們可以使用 RQ 來監測他們的身體健康水平，並指導他們獲得足夠的營養。

臨床意義

• 慢性阻塞性肺病 (COPD) - 肺泡彈性喪失會阻止 COPD 患者完全呼氣，導致二氧化碳停留在肺泡中。當 RQ 比率大於 0.75 的患者食用富含脂肪的食物時，他們會產生較少的 CO2，從而減少肺泡通氣量。

• 2 型糖尿病期間的體重增加 - RQ 可用於分析 2 型糖尿病患者的體重增加。研究表明，服用口服降糖藥且 BMI 較高的患者的 RQ 比率高於 BMI 正常的人。

結論

本教程簡要介紹了什麼是呼吸商。本教程描述了 RQ 的特性、用途和臨床意義。本教程還有助於理解與 RQ 相關的術語以及不同底物的呼吸商。

常見問題

Q1. 什麼是靜息代謝率？用哪個方程式計算 BMR？

A1. 個人的靜息代謝率衡量的是身體在靜息狀態下執行所需的能量。哈里斯-本迪克特方程用於計算 BMR。

Q2. 呼吸計的功能是什麼？

A2. 呼吸計測量生物體在呼吸過程中氧氣和二氧化碳的交換速率。

Q3. 什麼是脂肪生成？它與 RQ 如何相關？

A3. 將葡萄糖轉化為脂肪酸和甘油三酯的過程稱為脂肪生成。營養過剩會導致脂肪生成，這會使 RQ 增加到超過 1。

Q4. 如何利用 RQ 測量糖尿病的嚴重程度？

A4. 在未經治療的糖尿病患者中，血糖水平較高，而 RQ 值低於接受治療的糖尿病患者。

Q5. RQ 在檢測肝硬化中的作用是什麼？

A5. 較低的呼吸商 (RQ) 可能由肝硬化患者體內糖異生和脂肪酸氧化的增加引起。