L'ossigeno è un elemento chimico, con simbolo O, che possiede numero atomico 8 e numero di massa 16. È comunemente presente nell'aria respirata, e ne rappresenta circa il 21% (gli altri gas sono l'azoto, l'anidride carbonica assieme ad altri gas minori in quantità). L'ossigeno è presente in forma di molecola biatomica, con formula O2.
Ha un ruolo molto importante per la vita animale e vegetale.
Comparsa dell'ossigeno in atmosfera
L'ossigeno atomico non è stato da sempre presente in atmosfera. Dalla formazione della terra, avvenuta circa 5 miliardi di anni fa, fino ad oggi, alcune tappe hanno permesso la progressiva biosintesi di ossigeno e la conseguente immissione in atmosfera, fino alla sua stabilizzazione in quantità apprezzabile nell'era attuale.
L'ossigeno molecolare fu, inizialmente, immesso in atmosfera come prodotto di scarto del metabolismo dei cianobatteri, organismi fotosintetici capaci di sopravvivere, circa 2.2 miliardi di anni fa, all'intensa radiazione solare vivendo al riparo nei fondali degli oceani. L'evoluzione degli organismi aerobici, che sfruttano l'ossigeno per il metabolismo "finale" di trasporto degli elettroni, parte dunque da piccoli organismi procarioti. La capacità di produrre ossigeno, nel corso degli anni, fu estesa ad altre classi e specie: ai cianobatteri si affiancarono le alghe e le prime piante.
L'atmosfera, lentamente, si saturava di ossigeno molecolare che contribuiva alla formazione di uno strato protettivo di ozono; iniziava la costruzione di uno "scudo" che proteggeva la crosta terrestra dall'intensa radiazione solare che, nelle ere successive, avrebbe permesso il proliferare e la diversificazione della vita.
Biologia e chimica dell'ossigeno
La molecola biatomica dell'ossigeno è fondamentale per i processi di respirazione cellulare, che avvengono nel mitocondrio. L'ossigeno è l'accettore finale degli elettroni.
La catena di trasporto degli elettroni che, di fatto, inizia la fosforilazione ossidativa, fa uso dell'ossigeno come accettore finale di elettroni.
Isotopi
L'ossigeno possiede tre isotopi stabili, con numero atomico pari a 16, 17 e 18 e 10 radioisotopi.
Reattività dell’ossigeno
L’ossigeno è una specie chimica relativamente stabile nella sua forma molecolare; in concentrazione normale, l’ossigeno è normalmente utilizzato dai sistemi biologici più o meno complessi. Quando la concentrazione dell’ossigeno supera quella normalmente presente nell’atmosfera, può diventare tossica poiché aumenta la possibilità di formazione di specie reattive dell’ossigeno, ad altissima attività poiché interferiscono con i sistemi biologici, inattivandoli oppure distruggendoli distruzione. Le specie reattive dell’ossigeno fanno parte della grande famiglia dei radicali liberi.
Ciclo dell'ossigeno
La presenza dell'ossigeno nell'atmosfera rende possibile il metabolismo aerobico che, in contrapposizione a quello metabolismo anaerobico, permette una maggiore efficienza nelle fase del catabolismo. L'ossigeno è continuamente prodotto, dagli organismi fotosintetici, consumato dagli animali (e dalle stesse piante), in un ciclo biologico che dura da milioni di anni.
Metabolismo dell'ossigeno, respirazione e produzione ad opera della fotosintesi.
Anossia
L'anossia è uno stato di mancanza prolungata di ossigeno che può avvenire per diversi motivi sia patologici, ad esempio il collasso dei polmoni, sia accidentali, ad esempio per cause non biologiche. La sofferenza degli organi, in risposta allo stato anossico varia in base al tipo di tessuto; l'encefalo e, in genere, il sistema nervoso assieme al cuore, rappresentano gli organi maggiormente sensibili all'assenza, più o meno prolungata, di ossigeno. Il neurone è un tipo cellulare metabolicamente molto attivo, l'assenza di ossigeno impedisce alla cellula la produzione di energia, sotto forma di ATP, che serve per allontanare gli scarti metabolici.
Il tessuto cardiaco, allo stesso modo, rapidamente passa da un periodo di sofferenza alla morte cellulare. Il cuore, sebbene sia meno sensibile all'anossia rispetto al tessuto nervoso, possiede comunque un ruolo vitale per la sopravvivenza dell'organo. L'ischemia, l'angina pectoris o - genericamente - l'infarto cardiaco sono eventi molto seri che, se non trattati in tempo, possono portare alla morte dell'individuo.
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