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 da animali e umani per contrarre i muscoli per farli muovere. Non confondere la respirazione con la respirazione. La respirazione rilascia energia, mentre la respirazione è il flusso di aria dentro e fuori i nostri polmoni.

Fabbriche di energia cellulare

La maggior parte del lavoro dietro la respirazione avviene nei mitocondri delle cellule. La molecola ricca di energia adenosina trifosfato (ATP) è prodotta nei mitocondri usando l'energia del sole (per le piante) o del cibo (per gli animali e l'uomo). Tutte le cellule viventi hanno mitocondri, alcuni più di altri. Le cellule di grasso 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 fanno il loro cibo usando anidride carbonica, acqua ed energia dal sole. Durante la fotosintesi, una pianta assorbe l'anidride carbonica dall'aria e dall'acqua dal suo ambiente attraverso piccoli fori nelle sue foglie, fiori, steli, radici e rami. L'energia del sole provoca una reazione chimica nei mitocondri che abbatte l'anidride carbonica e le molecole d'acqua e la ricombina per produrre zucchero (glucosio) e ossigeno. La respirazione ha bisogno di glucosio come punto di partenza. Usa il glucosio creato dalla fotosintesi e prende ossigeno dall'aria per rilasciare energia.

Respirazione aerobica vs anaerobica

La respirazione aerobica avviene continuamente in 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 uomini e gli animali lo immagazzinano come glicogeno, che si converte in glucosio per l'uso durante l'esercizio fisico quando le cellule muscolari si respira più di quanto non facciano a riposo.

Durante l'esercizio ad alta intensità, gli animali fanno affidamento sulla respirazione anaerobica per ottenere piccole quantità di energia per alimentare i movimenti muscolari. Come la respirazione aerobica, la respirazione anaerobica si verifica nelle cellule, ma il glucosio non si rompe 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 usano anche la respirazione anaerobica. Ad esempio, birra e panificazione utilizzano la respirazione anaerobica nel lievito. Le cellule assorbono il 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.