Di David Kennedy
Aggiornato il 24 marzo 2022
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La fotosintesi è il processo guidato dalla luce utilizzato dalle piante e da alcuni batteri per convertire l’energia solare in energia chimica, mentre la respirazione è il meccanismo universale attraverso il quale tutti gli organismi non vegetali sfruttano l’ossigeno per produrre l’ATP che alimenta le funzioni cellulari. Entrambi i processi sono essenziali per i cicli globali del carbonio e dell'ossigeno e sostengono la vita sulla Terra.
Nei cloroplasti, la clorofilla assorbe le lunghezze d'onda del rosso e del blu, convertendo l'energia luminosa in energia chimica immagazzinata come glucosio. La reazione complessiva è:
6 CO₂ + 6 H₂O + light → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂L'ossigeno prodotto viene rilasciato nell'atmosfera, mentre il glucosio viene utilizzato per la crescita, lo stoccaggio o ulteriori reazioni biochimiche.
La fotosintesi avviene quasi esclusivamente nelle cellule del mesofillo fogliare, dove i cloroplasti sono densamente concentrati. La struttura della foglia (epidermide superiore e inferiore, mesofillo, vene e stomi) facilita la cattura della luce e lo scambio di gas. L'energia catturata viene prima immagazzinata come ATP, la valuta energetica primaria della cellula, sintetizzata dal nucleotide adenina‑ribosio‑trifosfato.
Tutti gli organismi non fotosintetici, dai microbi ai mammiferi, si affidano alla respirazione per estrarre energia dalle molecole organiche. L'ossigeno viene trasportato dall'aria ai tessuti attraverso il flusso sanguigno, dove si diffonde nelle cellule. Gli alveoli nei polmoni scambiano ossigeno con anidride carbonica attraverso un gradiente di pressione:l'alta pressione negli alveoli spinge l'ossigeno nel sangue, mentre la pressione sanguigna più bassa estrae l'anidride carbonica per l'espirazione.
La respirazione cellulare scompone il glucosio attraverso la glicolisi, il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. La sequenza inizia nel citosol, producendo piruvato, che entra nei mitocondri per un'ulteriore ossidazione in CO₂ e H₂O, generando fino a 36-38 molecole di ATP per molecola di glucosio. I mitocondri, spesso chiamati le centrali elettriche della cellula, convertono l'energia potenziale in ATP utilizzabile.
• Posizione:la fotosintesi è limitata ai cloroplasti nelle cellule vegetali; la respirazione avviene nel citosol e nei mitocondri di praticamente tutte le cellule eucariotiche. • Fonte di energia:la fotosintesi richiede luce; la respirazione no.• Substrato e prodotti:la fotosintesi consuma CO₂ e rilascia O₂; la respirazione consuma O₂ e rilascia CO₂. Lo scambio complementare di ossigeno e anidride carbonica garantisce l'equilibrio atmosferico e sostiene il flusso energetico della biosfera.
