Gli scambi gassosi
La respirazione cellulare richiede ossigeno molecolare e
produce CO2 insieme a H2O, essa presuppone quindi continui scambi gassosi che per una cellula
isolata non rappresentano un problema, data la vastità della superficie di
contatto con l'ambiente extracellulare. In un organismo animale pluricellulare
di dimensioni grandi il rapporto superficie/volume diminuisce molto, sicché diventano necessari organi speciali deputati alla assunzione di O2 e alla
eliminazione di CO2 .
Nei Pesci - ad esempio - questi
scambi gassosi avvengono a livello delle branchie; nei Vertebrati terrestri
avvengono a livello del polmone. Quest'organo viene spesso considerato come
l'organo della respirazione, ciò non è corretto, la respirazione propriamente
detta è un processo biochimico che ha luogo dentro le cellule: nei polmoni
avvengono gli scambi gassosi.
La combustione della legna in una
stufa lascia dietro di sé ceneri e gas che vengono allontanati attraverso la
griglia e attraverso il comignolo. Anche i processi respiratori e le
fermentazioni producono rifiuti che vanno eliminati.
Se il 'combustibile' cellulare è costituito da glicidi o lipidi - sostanze
ternarie perché costituite di tre sorta di atomi (H,C,O) - i prodotti
terminali della respirazione saranno H2O e CO2.
La cellula riutilizza l'acqua ed elimina CO2, che si diffonde
nell'ambiente circostante. Negli animali di più grossa taglia il sangue o
l'emolinfa trasporta questo gas a livello delle superfici di scambio, donde
passa poi nell'acqua o nell'aria.
Se il 'combustibile' comprende amminoacidi e nucleotidi, i prodotti terminali
della demolizione saranno più numerosi poichè tali molecole, oltre ad H, O e C
contengono atomi di N, S, P. Oltre all'H2O e alla CO2 si
formano quindi sempre cataboliti contenenti N e meno abbondanti cataboliti contenenti Solfati e Fosfati.
Il catabolismo dei composti contenenti azoto porta alla produzione di
ammoniaca, NH3, derivante dal gruppo amminico -NH2.
L'ammoniaca è un gas nocivo, in quanto a contatto con l'acqua dà luogo ad una
reazione fortemente basica. Negli
animali che vivono in acqua l'ammoniaca, molto diluita, viene prontamente
allontanata nell'ambiente circostante, ma non sempre ciò basta: in molti
animali interviene un apparato enzimatico che catalizza l'unione di due
molecole d'ammoniaca con una di anidride carbonica
L'urea è poco tossica e viene eliminata senza difficoltà, ma solo se c'è molta
acqua a disposizione, cosa che non sempre accade presso gli organismi
terrestri. In molti di questi organismi i rifiuti azotati vengono trasformati
in composti più complessi: gli urati, sostanze poco solubili, parenti delle
basi azotate dei nucleotidi (la Guanina, più volte menzionata, prende nome
appunto dal guano, lo sterco di pipistrelli e di uccelli). La guanina può
essere accumulata in certi tessuti ove è utile per le sue caratteristiche
fisiche (è molto riflettente). Gli urati vengono accumulati in strutture che
debbono essere eliminate, o vengono escreti con le urine o con le feci.
I vegetali superiori non bruciano proteine, i rifiuti corrispondenti sono
quindi insignificanti e vengono comunque riciclati per la sintesi di nuovi
amminoacidi.
Il metabolismo degli altri elementi chimici che compongono gli organismi
viventi non offre particolarità di rilievo: negli animali la loro escrezione
avviene attraverso gli epiteli o attraverso l'apparato urinario, negli altri
organismi essi ritornano al suolo con le spoglie.
Piante e animali diversi eliminano anche sostanze complesse, come resine,
muco, sostanze batteriostatiche e tossiche, le quali in seguito vengono
degradate ad opera di batteri o di agenti chimici vari.
Non è il caso di esaminare nei particolari questi processi chimici, ma è il
caso di sottolineare che ogni vivente elimina i rifiuti in modo rigorosamente
programmato entro il suo ambiente naturale, ove essi vengono utilizzati da
altri organismi che vi dimorano. In tal modo queste sostanze non si accumulano
e non intossicano l'ambiente (nelle città e nelle industrie create dall'uomo
le cose vanno in modo ben diverso).
