Le cellule del corpo usano l'ossigeno per trasferire l'energia immagazzinata nel cibo in una forma utilizzabile. Questo processo, chiamato respirazione cellulare, consente alle cellule di sfruttare l'energia per svolgere funzioni vitali quali come alimentazione dei muscoli (compresi i muscoli involontari come il cuore) e il movimento di materiali dentro e fuori cellule. Senza ossigeno nel corpo, le cellule possono funzionare per un periodo limitato; l'esaurimento dell'ossigeno a lungo termine porta alla morte cellulare e infine alla morte dell'organismo.
Glicolisi nella respirazione
Le cellule usano l'ossigeno per aiutare la respirazione cellulare. Questo tipo di respirazione, chiamata respirazione cellulare aerobica, converte l'energia immagazzinata in una forma utilizzabile, principalmente facendo reagire glucosio e ossigeno attraverso un intermedio. La prima fase della respirazione cellulare aerobica, la glicolisi, può essere eseguita senza ossigeno. Tuttavia, se l'ossigeno non è presente, la respirazione cellulare non può continuare oltre questo stadio.
Nella glicolisi, il glucosio viene convertito in una molecola a base di carbonio chiamata piruvato. Durante questo processo vengono generate due molecole di adenosinse trifosfato (ATP), un nucleotide che fornisce energia alle cellule.
Il piruvato viene ulteriormente scomposto in carbonio sciolto e idrogeno, che possono combinarsi con l'ossigeno per creare anidride carbonica e NADH (una molecola di trasporto degli elettroni). Se l'ossigeno non è presente, il piruvato scomposto passa attraverso un processo chiamato fermentazione, che produce acido lattico.
Catena di trasporto degli elettroni
L'ossigeno è importante per la terza fase del ciclo di respirazione cellulare aerobica. Durante questa fase, le molecole di trasporto degli elettroni trasportano gli elettroni alle cellule, dove vengono raccolti e utilizzati per la produzione di ATP. Dopo che gli elettroni sono stati utilizzati, si combinano con l'ossigeno e l'idrogeno per formare acqua e vengono eliminati dal corpo.
Se l'ossigeno non fosse presente durante questa fase, gli elettroni si accumulerebbero nel sistema. Presto la catena di trasporto degli elettroni si ostruirebbe e la produzione di ATP cesserebbe. Ciò porterebbe alla morte cellulare e alla morte dell'organismo.
Emoglobina nel sangue
L'emoglobina, o globuli rossi, sono principalmente trasportatori di ossigeno. Queste cellule ricevono ossigeno quando l'aria viene respirata attraverso i polmoni. L'ossigeno si lega a queste cellule, che poi lo portano al cuore. Il cuore fa circolare il sangue ossigenato alle cellule in tutto il corpo nel processo di respirazione cellulare.
Privazione temporanea
Durante l'esercizio, il corpo può esaurire l'ossigeno più velocemente di quanto possa essere portato alle cellule. Ciò provoca una temporanea privazione di ossigeno. Le cellule muscolari possono eseguire la respirazione anaerobica (senza aria) per un periodo di tempo limitato quando ciò accade. La respirazione anaerobica genera acido lattico, che si accumula nei muscoli, causando crampi e affaticamento.
Privazione e morte
Se le cellule vengono private dell'ossigeno per un lungo periodo, l'organismo non può sopravvivere. Gli elettroni si accumulano nel sistema di trasporto degli elettroni, arrestando la produzione di ATP. Senza ATP, le cellule non possono svolgere funzioni vitali come mantenere il battito cardiaco e i polmoni muoversi dentro e fuori. L'organismo perderà presto conoscenza e morirà se l'ossigeno non viene ripristinato rapidamente.