/ Enzyme & Kinetik

Q10 Temperaturkoeffizient

Q10-Wert als Maß für die Temperaturabhängigkeit einer Reaktion: Q10 = (v2 / v1)^(10 / (T2 − T1)). Faktor der Geschwindigkeitsänderung bei 10 °C Temperaturerhöhung.

01 · Eingabe

Q10 Temperaturkoeffizient berechnen

Q10-Wert als Maß für die Temperaturabhängigkeit einer Reaktion: Q10 = (v2 / v1)^(10 / (T2 − T1)). Faktor der Geschwindigkeitsänderung bei 10 °C Temperaturerhöhung.

Lösen für

Q10 = (v2 / v1)^(10 / (T2 − T1))

v1 Geschwindigkeit bei T1

mol/L/s

v2 Geschwindigkeit bei T2

mol/L/s

T1 Temperatur 1

°C

T2 Temperatur 2

°C

Worum geht es?

Der Q10-Koeffizient gibt an, um welchen Faktor sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung von 10 °C verändert. Für die meisten enzymatischen Reaktionen liegt Q10 zwischen 2 und 3 — die klassische RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel).

Bei hohen Temperaturen bricht der Zusammenhang zusammen, weil das Enzym denaturiert: v sinkt wieder, Q10 wird kleiner als 1.

Die Formel

Formel Q10

Q10 = (v2 / v1)^(10 / (T2 − T1))

Umstellungen:
    v2 = v1 · Q10^((T2 − T1) / 10)
    v1 = v2 / Q10^((T2 − T1) / 10)

Die Variablen

Symbol	Bedeutung	Einheit	Erklärung
Q10	Q10-Wert	—	Faktor der Geschwindigkeitsänderung / 10 °C.
v1	Geschwindigkeit bei T1	mol/L/s	Reaktionsrate bei Temperatur T1.
v2	Geschwindigkeit bei T2	mol/L/s	Reaktionsrate bei Temperatur T2.
T1	Temperatur 1	°C	Niedrigere Temperatur.
T2	Temperatur 2	°C	Höhere Temperatur.

Minimal-Beispiel

Bei 20 °C: v1 = 10 µmol/(L·s). Bei 30 °C: v2 = 25 µmol/(L·s).

Rechnung Beispiel

Q10 = (25 / 10)^(10 / (30 − 20))
    = 2,5^1
    = 2,5

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Atmungsrate eines Fisches

10 °C: 0,4 µmol/(L·s); 25 °C: 1,5 µmol/(L·s):

Rechnung Fisch-Atmung

Q10 = (1,5 / 0,4)^(10 / (25 − 10))
    = 3,75^(10/15)
    ≈ 2,38

Beispiel 2 — Vorhersage von v2

Bei 25 °C beträgt v1 = 6 µmol/(L·s), Q10 = 2,2. Wie schnell läuft die Reaktion bei 37 °C?

Rechnung Vorhersage

v2 = v1 · Q10^((T2 − T1) / 10)
   = 6 · 2,2^((37 − 25) / 10)
   = 6 · 2,2^1,2
   ≈ 15,5 µmol/(L·s)

Beispiel 3 — Rückrechnung auf niedrige Temperatur

Bei 30 °C: v2 = 50 µmol/(L·s), Q10 = 2,0. Wie hoch ist v1 bei 10 °C?

Rechnung Kalter Ansatz

v1 = v2 / Q10^((T2 − T1) / 10)
   = 50 / 2,0^((30 − 10) / 10)
   = 50 / 4
   = 12,5 µmol/(L·s)