Quando parliamo di respirazione, possiamo parlare di respirazione interna ed esterna che stanno rispettivamente per respirazione cellulare e respirazione polmonare.
La respirazione esterna o polmonare consiste nello scambio di gas al livello dei polmoni. Con questa respirazione, il sangue si arricchisce di ossigeno e si impoverisce di anidride carbonica.
L’ossigeno, presente in alta concentrazione, si diffonde attraverso gli alveoli, che possiedono una parete sottilissima a contatto con i capillari. Questa parete è rivestita da un sottile velo di acqua che permette all’ossigeno di sciogliersi e di passare nei capillari sanguigni. L’anidride carbonica, presente nei capillari in alta concentrazione, si diffonde negli alveoli e viene espulsa.
Con la respirazione cellulare, o interna, che avviene nelle cellule e precisamente nei mitocondri, l’ossigeno, presente nei capillari in alta concentrazione, si diffonde e penetra nelle cellule e l’anidride carbonica prodotta si diffonde attraverso la membrana cellulare e passa nei capillari, dove si lega al sangue che la porta agli alveoli polmonari.
Il trasporto dell’ossigeno avviene nel sangue, dove l’emoglobina forma con l’ossigeno un composto di colore rosso scuro, la ossiemoglobina, mentre l’emoglobina, che trasporta l’anidride carbonica, giunta nei polmoni, la rilascia per diffusione negli alveoli. Ogni globulo rosso trasporta quasi 300 milioni di molecole di ossigeno. L’anidride carbonica si scioglie con facilità in acqua formando acido carbonico.
Come abbiamo già visto, la produzione di energia e calore avviene nei mitocondri della cellula, dove il glucosio (o i lipidi) si combina con l’ossigeno.
Partendo da una molecola di glucosio e si molecole di ossigeno si ottengono si molecole di acqua, si molecole di anidride carbonica e ATP.
Questa serie di reazioni libera l’energia necessaria le cellule per compiere le loro funzioni, come la produzione delle proteine, e il loro mantenimento. Quando, per esempio, l’organismo è sotto stress fisico o mentale le sue cellule bruciano più glucosio e producono più anidride carbonica.
La combustione degli alimenti, all’interno della cellula, avviene in modo tale che l’energia prodotta non si liberi tutta in una volta, poiché la reazione sarebbe talmente violenta da provocare un’esplosione, ma viene liberata un po’ alla volta e raccolta dalle molecole di ATP. Le molecole di ATP si formano a loro volta dall’ADP secondo la reazione:
ADP + Acido Fosforico + Energia = ATP
ed è proprio nei legami dell’acido fosforico che l’energia viene immagazzinata.
La produzione di energia nell’organismo deve essere continua, soprattutto per le cellule del sistema nervoso. Infatti, basta un’interruzione di pochi minuti nel rifornimento di ossigeno alle cellule nervose del cervello per provocare danni gravissimi all’intero organismo.
La respirazione cellulare può essere così schematizzata:
Alimenti + Ossigeno + ADP = ATP + CO2 + H20
L’anidride carbonica prodotta nelle cellule con la combustione passa nei capillari e, di qui, negli alveoli polmonari.