В експерименті на кролі встановлено, що об’єм кисню, який споживається головним мозком за 1 хвилину, дорівнює об’єму CO2 , який виділяється клітинами мозку в кров. Це свідчить, що у клітинах головного мозку має місце:

Чому це правильна відповідь

Співвідношення об’ємів спожитого O2 та виділеного CO2 відображає респіраторний коефіцієнт (RQ), який є показником того, який саме субстрат окиснюється в клітинах. RQ = 1 характерний для повного аеробного окиснення вуглеводів, оскільки рівняння окиснення глюкози передбачає утворення рівномірних кількостей CO2 на кожну молекулу спожитого O2. Саме мозок у стані фізіологічного функціонування майже повністю використовує глюкозу та не окиснює жири через брак ферментативних систем для β-окиснення та необхідність швидкого енергозабезпечення. Біохімічно окиснення глюкози включає гліколіз у цитозолі, подальше перетворення пірувату на ацетил-КоА у мітохондріях, та повний цикл Кребса, де CO2 виділяється у строго еквімолярному співвідношенні з використаним O2 у процесі окисного фосфорилювання. Ця точність кількісних співвідношень пояснюється тим, що глюкоза є повністю окиснюваним субстратом з чітким стехіометричним балансом між вуглецем і киснем. Регуляція цього процесу в мозку залежить насамперед від забезпечення глюкозою та адекватної оксигенації. Нервова тканина має високий рівень НАД+/НАДН перетворень у мітохондріях, що підтримує інтенсивний потік через ЦТК та електронно-транспортний ланцюг. Глюкагон і адреналін не впливають безпосередньо на метаболізм мозку, адже транспортування глюкози до нейронів інсуліннезалежне (GLUT-1/GLUT-3). Клінічно повне окиснення вуглеводів забезпечує високу швидкість продукції АТФ, необхідну для підтримання мембранного потенціалу та роботи Na+/K+-АТФази. Тому мозок критично залежить від глюкози як основного енергетичного субстрату, а рівність O2 і CO2 в експерименті підтверджує саме домінування вуглеводного окиснення. У цій задачі ключовою ознакою є респіраторний коефіцієнт, рівний 1. Лише окиснення глюкози забезпечує таке співвідношення, що дозволяє однозначно визначити правильний варіант відповіді.