Respirazione cellulare: la fonte energetica della vita

Quando vedi la parola "respirazione", pensi alla respirazione polmonare. Questa funzione non è qualcosa che la maggior parte delle persone associa alle cellule, quei minuscoli elementi che compongono ogni essere vivente. Proprio come gli animali, compresi gli esseri umani, hanno bisogno di assorbire ossigeno per vivere, le singole cellule hanno bisogno di produrre l'energia necessaria per funzionare correttamente.

Definizione

L'energia deve provenire da qualche parte. Le cellule la ottengono scomponendo zuccheri e altri composti, rilasciando l'energia necessaria per svolgere il loro lavoro. Questo processo, chiamato respirazione cellulare, avviene in parti della cellula chiamate mitocondri.

Il processo

Gli animali inspirano ossigeno. Alcune di queste molecole raggiungono i mitocondri e, in combinazione con gli zuccheri ingeriti attraverso il cibo, vengono usate dalla cellula per produrre, tra le altre cose, anidride carbonica e acqua. Lo scopo principale della respirazione cellulare è prendere l'energia chimica dal cibo e immagazzinarla nei legami chimici dell'ATP (adenosina trifosfato). L'anidride carbonica prodotta raggiunge i polmoni, dove l'animale la espelle durante l'espirazione.

Tipi di respirazione cellulare

Respirazione cellulare aerobica richiede l'uso di ossigeno ed è il modo in cui una cellula produce ATP. Il ruolo dell'ossigeno è importante perché l'ossigeno, combinato con ioni idrogeno, forma acqua, che impedisce agli elettroni di accumularsi nel sistema di trasporto degli elettroni che muove gli elettroni tra le membrane cellulari.
Respirazione anaerobica non necessita di ossigeno. Una forma di questo tipo di respirazione è la fermentazione, un processo che dona elettroni e ioni idrogeno ad altre molecole. Un luogo in cui questo è utile è in certi tipi di cellule muscolari che si trovano a corto di ossigeno quando vengono usate (come i "muscoli a contrazione rapida" usati nella corsa). La fermentazione permette a queste cellule di produrre l'ATP necessario senza l'uso di ossigeno.

Quando le cose vanno storte

A volte i mitocondri falliscono e, quando ciò accade, le cellule vengono private dell'energia necessaria per sopravvivere. Iniziano a morire e il risultato può essere il fallimento di interi sistemi corporei.
Alcune delle note carenze mitocondriali includono la malattia di Alper, un raro disturbo genetico che causa il deterioramento della materia grigia nel cervello; la sindrome di Barth, un disturbo genetico trasmesso dalle madri ai figli, che può causare muscoli cardiaci deboli, ritardi nella crescita e una riduzione di un tipo di globuli bianchi che combattono le infezioni; e la malattia di Luft, una condizione molto rara che fa andare il metabolismo in overdrive. Le persone con questa malattia possono mangiare voracemente ma rimanere magre, o sudare anche col freddo perché l'energia in eccesso prodotta dai mitocondri viene convertita in calore.

Mantenere i mitocondri sani

Un modo per aiutare a garantire una sana funzione mitocondriale è integrare la dieta con antiossidanti e mangiare meno calorie. Gli scienziati teorizzano che riducendo la quantità di ossigeno usata dai mitocondri, questi producano meno ossidanti dannosi. Questo può aiutare le cellule a vivere più a lungo.