Respiratorischer Quotient

Der respiratorische Quotient (RQ) beschreibt das Verhältnis der Menge des ausgeatmeten Kohlenstoffdioxids (CO₂) in einer bestimmten Zeit im Vergleich zu der Menge des aufgenommenen Sauerstoffes (O₂) in der gleichen Zeit.

$RQ=\frac {V(CO_2) * dt^{-1}} {V(O_2)* dt^{-1}}$

Der RQ hängt ab von der Art des verstoffwechselten Substrates, das bedeutet er schwankt von Ruhe zu körperlicher Belastung. Dabei ist der RQ bei der Ernährung mit Kohlenhydraten 1,0 (Stöchiometrische Menge Kohlenstoff und Sauerstoff im Kohlenhydrat sind gleich), bei Fetten 0,7 und bei Proteinen 0,81. Der durchschnittliche mitteleuropäische RQ liegt bei 0,82. Über 1 gelangt der RQ nur bei Spezialfällen:

• Bei der Tiermast werden so viele Kohlenhydrate verfüttert, dass sie in Fette umgebaut werden müssen, um sie zu speichern. Dabei haben Fette ein anderes C/O Verhältnis, wodurch endogen O₂ freigesetzt wird, weshalb weniger O₂ über die Lunge aufgenommen werden muss (CO₂/O₂ > 1) (eine andere Theorie besagt, dass bei diesem Umbau nur Wasser frei wird und daher relativ der CO₂-Ausstoß erhöht wird, was denselben Effekt für den RQ hat).

• Bei Juvenilen wird wegen der Wachstumsprozesse ebenfalls viel Stoffumbau betrieben, was zur Folge hat, dass auch hier die Stöchiometrie wechselt, wodurch O₂ endogen frei wird und somit den durch die Atmung aufzunehmenden O₂ vermindert (Auch hier die Theorie, dass dabei kein endogener O₂ entsteht, sondern Wasser und einfach mehr CO₂).

• Bei schwerer körperlicher Belastung. In der Spiroergometrie gilt ein RQ>1,1 als Zeichen der Ausbelastung des Probanden.

Ermittelt wird dieser Wert durch indirekte Kalorimetrie, auch im Rahmen von Spiroergometrien. Bei der Messung muss eine um Mund und Nase dicht überdeckende Maske getragen werden, so dass aus der ein- und ausgeatmeten Luft kontinuierlich (breath-by-breath) die Differenz der Konzentration der oben genannten Gase zur bekannten stabilen Konzentration in der Umgebungsluft gemessen werden kann.

Bei Pflanzen gilt grundsätzlich dasselbe, nur dass der RQ in verschiedenen Geweben völlig anders ausfällt. In photosynthetisch inaktiven Zellen ist es prinzipiell wie bei Tieren (Zellatmung), allerdings ist der RQ in photosynthetisch aktiven Zellen absolut vom Typ der Pflanze (C3, C4, CAM) und dem situationsbedingten Gasaustausch abhängig (Stomaöffnung bestimmt über CO₂-Partialdruck), weil eventuell Photorespiration auftreten könnte.

Quellen

Schopfer&Brennike, "Pflanzenphysiologie", 7. Auflage (2010)

Collaz, "Stoffwechselphysiologie der Tiere",Herder-Verlag (1979)