Strategie nell’utilizzo dell’ossigeno

L’ossigeno è una molecola essenziale per il metabolismo degli organismi aerobi, mentre può risultare addirittura tossico per quelli anaerobi. È una molecola molto reattiva che possiede la tendenza ad ossidare la maggior parte dei substrati con cui viene a contatto! Un esempio pratico di questo aspetto si può osservare quando tagliamo una mela e la lasciamo esposta all’aria: nel giro di poco tempo diventa nera, perché l’ossigeno presente nell’aria ossida i polifenoli contenuti al suo interno.

Per questo motivo il nostro organismo ha dovuto imparare a “trattare” questa molecola e sfruttare questa sua reattività a proprio vantaggio! Cerchiamo quindi di capire come fa l’ossigeno ad entrare nel nostro corpo, come viene trasportato e dove viene utilizzato.

Come tutti sappiamo, durante l’atto dell’inspirazione facciamo entrare una quantità più o meno elevata di aria nei polmoni, e una piccola parte di questa a contatto con i nostri alveoli passa in circolo nel sangue. L’aria non è altro che una miscela complessa di gas diversi in concentrazioni variabili, la cui composizione è pressappoco: 78% azoto, 21% ossigeno, 0,04% anidride carbonica, e altri gas. A contatto con i capillari alveolari si verificano quindi degli scambi gassosi, ma il sangue è in grado di sciogliere solo una quantità di ossigeno pari al 5% del fabbisogno dell’organismo; la parte restante viene legata da una proteina, l’emoglobina!

Verrebbe quindi naturale chiedersi perché l’ossigeno deve andare a legarsi proprio all’emoglobina, e come fa questa proteina a trasportarlo nel sangue. È una scienza, la biochimica, che ci viene in aiuto spiegandoci prima di tutto le caratteristiche fondamentali di questa molecola: è costituita da quattro parti tra loro strettamente connesse, contenenti al loro interno una molecola inorganica detta eme (chiamato gruppo prostetico). Questa particolare struttura ad anello contiene al centro una molecola di ferro, che è in grado di legare una molecola di ossigeno.

L’emoglobina però non è un semplice trasportatore, ma deve essere in grado di legare la maggior quantità di ossigeno nei polmoni, e di cederlo poi ai tessuti in relazione al fabbisogno: non dimentichiamo infatti che concentrazioni elevate sono tossiche! Un caso illustre è quello di Stevie Wonder: nato prematuramente a 7 mesi, l’infermiera dell’ospedale ha regolato male la quantità di ossigeno dell’incubatrice causandogli una retinopatia sfociata nella cecità.

Questo processo di “diffusione” nel torrente circolatorio viene regolato da un’importante parametro, l’affinità che dimostrano le proteine per l’ossigeno. Troveremo così un’altra proteina, la mioglobina (presente nei muscoli, responsabile del colore rosso), che continua il trasporto fino ai mitocondri, le nostre “centrali energetiche”.

Questi sono in grado di usare l’ossigeno riducendolo ad acqua. La reazione è altamente esoergonica, e l’energia che si libera dai processi riduttivi viene trasformata in una forma utile per l’organismo; la principale e più conosciuta è l’ATP (Adenosin trifosfato).