Ursprünglich
wurde die Energieabgabe eines Organismus unmittelbar gemessen, z.B.
indem man Versuchstiere in eisummantelte Gefäße brachte und das
Abschmelzen des Eises auf die entsprechende Wärmeaufnahme umrechnete
(560 Kalorien pro ml); Probanden wurden in thermisch isolierte Räume gesetzt und die Erwärmung von Kühlwasser ermittelt (direkte Kalorimetrie). Dann kam man auf die Idee, vom Sauerstoffverbrauch auf die Energieproduktion des Körpers zu schließen (indirekte Kalorimetrie): Stimmen die experimentellen Bedingungen, dann werden pro Liter verbrauchtem Sauerstoff etwa 5 Cal (≈20 kJ) Energie frei.![]() Auf diese Weise kann die Wärmeleistung unter thermischen Indifferenzbedingungen und ohne Belastung (Grundumsatz), ohne sportliche Aktivität (Ruheumsatz) oder während Muskeltätigkeit gemessen werden (Arbeitsumsatz) - was vor allem von sportmedizinischem Interesse ist. ![]() Sauerstoffverbrauch und Produktion von Kohlendioxid nehmen mit körperlicher Belastung zu (bis etwa 20fach) - sie sind über Zitratzyklus und Elektronentransport in den Mitochondrien (oxidative ATP-Synthese) miteinander verknüpft. Im Ruhezustand zeigt der Quotient zwischen den beiden (RQ, respiratorischer Quotient) noch etwas anderes an: Werden Kohlenhydrate abgebaut, ist das Verhältnis 1:1 (Kohlenhydrate enthalten viel Sauerstoff); werden hingegen Fettsäuren metabolisiert, beträgt das Zahlenverhältnis CO2-Abgabe / O2-Aufnahme nur 0,7 (Fettsäuren enthalten wenig Sauerstoff). ![]() Wie kann die Schwere körperlicher Belastung über den Sauerstoffverbrauch abgeschätzt werden? Als metabolisches Äquivalent bezeichnet man den auf das Körpergewicht normierten Energieumsatz: Als 1 MET gilt bei Männern der Umsatz von 3,5 ml O2 pro kg Körpergewicht, bei Frauen von 3,15 ml O2/kg. Muskeltätigkeit erhöht natürlich den Sauerstoffbedarf, bei Werten über 6 MET spricht man von schwerer körperlicher Belastung. |
1 Liter O2 liefert ≈5 Cal oder ≈20 kJ |
Substrat |
Energie (Cal) pro Gramm |
Kohlenhydrat |
4,1 |
Fett |
9,3 |
Protein |
4,1 |