La reazione chimica chiamata respirazione è vitale per la crescita, la riparazione e la sopravvivenza di tutti gli esseri viventi. La respirazione avviene nelle cellule di piante, animali e umani, principalmente all'interno dei mitocondri, che si trovano nel citoplasma di una cellula. L'energia rilasciata durante la respirazione viene utilizzata dalle piante per produrre amminoacidi e dagli animali e dall'uomo per contrarre i muscoli per farli muovere. Non confondere la respirazione con la respirazione. La respirazione rilascia energia, mentre la respirazione è il flusso d'aria che entra ed esce dai nostri polmoni.
Fabbriche di energia cellulare
La maggior parte del lavoro alla base della respirazione avviene nei mitocondri delle cellule. La molecola ricca di energia dell'adenosina trifosfato (ATP) viene prodotta nei mitocondri utilizzando l'energia del sole (per le piante) o del cibo (per gli animali e l'uomo). Tutte le cellule viventi hanno mitocondri, alcune più di altre. Le cellule adipose hanno molti mitocondri perché immagazzinano grandi quantità di energia. Le cellule muscolari hanno anche molti mitocondri perché devono reagire rapidamente per rilasciare energia quando il corpo ne ha bisogno.
Fotosintesi e respirazione
La respirazione nelle piante avviene insieme a un'altra reazione chimica, la fotosintesi. Le piante sono autotrofi, nel senso che producono il proprio cibo utilizzando anidride carbonica, acqua ed energia dal sole. Durante la fotosintesi, una pianta assorbe anidride carbonica dall'aria e acqua dal suo ambiente attraverso minuscoli fori nelle foglie, nei fiori, negli steli, nelle radici e nei rami. L'energia del sole provoca una reazione chimica nei mitocondri che scompone l'anidride carbonica e le molecole d'acqua e le ricombina per produrre zucchero (glucosio) e ossigeno. La respirazione ha bisogno di glucosio come punto di partenza. Utilizza il glucosio creato dalla fotosintesi e prende l'ossigeno dall'aria per rilasciare energia.
aerobico vs. Respirazione anaerobica
La respirazione aerobica avviene continuamente all'interno di tutti gli esseri viventi. Questo tipo di respirazione utilizza ossigeno e glucosio per produrre anidride carbonica e acqua come prodotti di scarto e rilasciare grandi quantità di energia. Le piante immagazzinano il glucosio come amido, ma gli esseri umani e gli animali lo immagazzinano come glicogeno, che si riconverte in glucosio per l'uso durante l'esercizio quando le cellule muscolari respirano più di quanto non facciano a riposo.
Durante l'esercizio ad alta intensità, gli esseri umani e gli animali si affidano alla respirazione anaerobica per ottenere piccole quantità di energia per alimentare il movimento muscolare. Come la respirazione aerobica, la respirazione anaerobica si verifica nelle cellule, ma il glucosio non si scompone completamente. Il prodotto di scarto è acido lattico, non anidride carbonica e acqua. Il sangue che scorre attraverso i muscoli rimuove l'acido lattico. Alcune cellule vegetali e microrganismi utilizzano anche la respirazione anaerobica. Ad esempio, la produzione di birra e la panificazione utilizzano la respirazione anaerobica nel lievito. Le cellule assorbono glucosio e producono etanolo (alcol) e anidride carbonica. La maggior parte della respirazione aerobica avviene nei mitocondri, ma la respirazione anaerobica avviene nella porzione fluida del citoplasma.