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Respirazione cellulare

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La relazione tra la respirazione umana e la respirazione cellulare

Quando respiriamo, il nostro corpo compie un’azione fondamentale per la vita: porta ossigeno a tutte le cellule. Ma ti sei mai chiesto perché le cellule hanno bisogno di ossigeno? È qui che entra in gioco la respirazione cellulare, un processo che permette loro di ottenere energia per svolgere tutte le loro attività. Scopriamo insieme come funzionano questi due tipi di respirazione e come sono collegati.

La respirazione umana

La respirazione umana è il processo con cui introduciamo ossigeno nei polmoni e liberiamo anidride carbonica. Quando inspiri, l’aria entra nei polmoni, e qui l’ossigeno passa nel sangue grazie agli alveoli, delle minuscole sacche d’aria circondate da capillari sanguigni. Il sangue ricco di ossigeno viene poi trasportato in tutto il corpo.

Ma perché il nostro corpo produce anidride carbonica? Questo gas è un prodotto di scarto della respirazione cellulare, che avviene dentro le cellule.

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La respirazione cellulare

La respirazione cellulare è come una piccola “fabbrica” che si svolge nei mitocondri, le centrali energetiche delle cellule. Le cellule usano l’ossigeno per “bruciare” il glucosio, uno zucchero che proviene dagli alimenti. Da questa reazione si ottiene energia sotto forma di ATP (adenosina trifosfato), che le cellule usano per svolgere le loro funzioni, come crescere, ripararsi o trasmettere impulsi nervosi.

Ecco la reazione semplificata della respirazione cellulare: Glucosio + Ossigeno → Energia (ATP) + Anidride carbonica + Acqua

Come sono collegate?

La respirazione umana fornisce ossigeno alle cellule e rimuove l’anidride carbonica che producono. È un perfetto gioco di squadra:

  • I polmoni catturano l’ossigeno e lo mandano nel sangue.
  • Il cuore trasporta il sangue ossigenato a tutte le cellule.
  • Le cellule usano l’ossigeno per produrre energia e rilasciano anidride carbonica.
  • I polmoni espellono l’anidride carbonica fuori dal corpo quando espiri.

In breve, la respirazione umana è come un sistema di rifornimento che fornisce alle cellule ciò di cui hanno bisogno per sopravvivere.

Domande per te

Questionario di 10 domande per controllare la tua comprensione dell’argomento.

Apparato respiratorio

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L’insieme degli organi che hanno il compito di procurare l’ossigeno per le cellule e di eliminare il diossido di carbonio prodotto dalla respirazione cellulare costituisce l’apparato respiratorio.

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L’apparato respiratorio comprende le vie respiratorie (naso, faringe, laringe, trachea e bronchi) e i polmoni, che si trovano nella cavità toracica, vicino al cuore, e sono rivestiti dalla pleura.

I polmoni non sono muscoli, perciò per aumentare e diminuire di volume ogni volta che l’aria entra ed esce hanno bisogno dei movimenti della gabbia toracica. Questi movimenti sono regolati dai muscoli intercostali e dal diaframma, che allargano e restringono la gabbia toracica. L’inspirazione consente l’ingresso di aria ossigenata nei polmoni, invece l’espirazione permette di eliminare l’aria ricca di diossido di carbonio.

 

I bronchi

A livello della quinta vertebra toracica, la trachea si divide nei due bronchi, che penetrano nei polmoni. I bronchi si suddividono poi in rami sempre più sottili, i bronchioli, che formano l’albero bronchiale. Nelle pareti dei bronchioli è presente del tessuto muscolare liscio che consente loro di dilatarsi e di restringersi. Il tragitto dell’aria termina negli alveoli, minuscoli sacchetti circondati da centinaia di sottilissimi capillari. Qui hanno luogo gli scambi di gas tra l’aria e il sangue. La mucosa che riveste l’interno della trachea e dei bronchi è formata da cellule provviste di ciglia, che vibrano dal basso verso l’alto per espellere le particelle intrappolate nel muco prodotto dalla mucosa stessa.

Alveoli

A livello polmonare, gli scambi gassosi avvengono per diffusione fra l’aria contenuta negli alveoli e il sangue della rete di capillari che ricopre la superficie esterna degli alveoli stessi.

L’ossigeno passa dall’aria al sangue, dove è meno concentrato; il diossido di carbonio, al contrario, dal sangue all’aria.

Inspirazione ed espirazione

L’inspirazione è un processo attivo, in cui il diaframma si abbassa e i muscoli intercostali si sollevano La cavità toracica si espande e provoca un aumento del volume polmonare. La pressione all’interno dei polmoni diminuisce, richiamando aria dall’esterno L’inspirazione dura fino a quando la pressione polmonare non diventa uguale alla pressione atmosferica. L’espirazione è un processo passivo, che dipende dalla naturale elasticità

dei polmoni: quando il diaframma e i muscoli intercostali si rilasciano, il volume della cavità toracica diminuisce e i polmoni tornano alle condizioni di riposo. Il volume polmonare si riduce e l’aria fluisce all’esterno.

Il controllo nervoso della respirazione

Nel caso di gravi traumi che danneggiano il midollo allungato, una zona situata fra il midollo spinale e il cervello, la respirazione si arresta. Ciò dimostra che, a differenza di quanto accade per il battito cardiaco, l’attività respiratoria è controllata dal sistema nervoso centrale, che regola la contrazione dei muscoli intercostali e del diaframma.

I centri di controllo della respirazione, che determinano il ritmo normale del respiro, sono collocati nel midollo allungato.

Il midollo allungato regola la profondità e la frequenza del respiro, in base alle necessità di assumere ossigeno e di eliminare diossido di carbonio: per esempio, quando vai in bicicletta la tua frequenza respiratoria aumenta perché i centri di controllo mandano più stimoli ai muscoli respiratori.

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Adesso che avete ripassato i concetti principali della respirazione potete svolgere questo breve test di 10 domande per verificare le vostre conoscenze.