OXIGENO
El oxigeno es el elemento quimico mas abundante en el aire
(atmosfera) que estamos respirando y sin el cual seria imposible nuestra vida.
Al principio debio ser una sustancia toxica para la vida,
por su gran poder oxidante. Todavía ahora
una atmosfera, de oxigeno puro produce daños irreparables en las células. Pero el
metabolismo se ha adapto a usa la molecula de oxigeno como agente oxidante de
los alimentos, abriendo asi una nueva via de obtención de energía mucho mas
eficiente que la anaeróbica (en ausencia de oxigeno).
Casi todos los elementos químicos, menos los gases inertes
forman compuestos con el oxigeno. Entre los compuestos binarios mas abundantes
de oxigeno esta el agua (H20 ) y la silica SIO2 componente principal de la
arena.
Como se menciono anteriormente, este elemento, el oxigeno es
de gran interés por ser el elemento esencial en los procesos de respiración de
la mayor parte de las células vivas y en los procesos de combustión.
Las propiedades del oxigeno y sus principales aplicaciones en
orden de importancia son:
1.- Fundicion. Refinación y fabricación de acero y otros
metales
2.- manufactura de productos químicos por oxidación controlada
3.- propulsión de cohetes
4.- apoyo a la vida biológica y medicina
5.- minería, producción y fabricación de productos de piedra
y vidrio.
EFECTOS DEL OXIGENO SOBRE LA SALUD
Todo ser humano necesita oxigeno para respirar, pero como
ocurre con muchas sustancias, un exceso de oxigeno no es bueno. Si uno se
expone a grandes cantidades de oxigeno durante mucho tiempo, se pueden producir
daños en los pulmones.
La atmósfera terrestre está compuesta aproximadamente por un 78% de
nitrógeno y un 21% de oxígeno junto a cantidades menores de otros
gases, principalmente dióxido de
carbono y argón. El
oxígeno es esencial para toda la vida animal y para otros muchos organismos que
utilizan el oxígeno en su metabolismo. Además de este uso por las formas de
vida aerobias, el oxígeno también reacciona con muchos minerales de la tierra y
otros elementos. A través de estos procesos el oxígeno es retirado de la
atmósfera y va siendo repuesto mediante diversas vías, principalmente la fotosíntesis
de plantas, algas y algunas bacterias.
La fotosíntesis,
principal fuente de oxígeno
Se estima que aproximadamente el 98% del oxígeno que hay en la
atmósfera proviene de la fotosíntesis, en concreto de la fotosíntesis
oxigénica, un proceso que realizan los llamados organismos fotoautótrofos
oxigénicos (para diferenciarlos de otros organismos que realizan fotosíntesis
anoxigénica y de otros autótrofos que realizan quimiosíntesis).
Actualmente los organismos fotoautótrofos
oxigénicos conocidos son las plantas, algas
(llamadas también plantas inferiores) y las cianobacterias (como
la espirulina). Estos organismos toman agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) del medio y con estas moléculas forman
compuestos orgánicos utilizando la energía que obtienen de la luz solar.
En la fotosíntesis, además de las moléculas orgánicas, también se forma oxígeno
molecular (O2) que es
desprendido al medio (aire y agua). Este proceso lleva realizándose en el
planeta Tierra desde hace miles de años, oxigenando la
atmósfera y permitiendo la vida de otros seres vivos que necesitan el oxígeno, incluyendo el ser humano y todos
los animales del planeta.
De todos los organismos fotosintéticos, la
mayor contribución al oxígeno atmosférico corresponde a las cianobacterias
y algas del fitoplancton oceánico y a las plantas terrestres.
A medida que las cantidades de hierro disponibles para
combinarse con el oxígeno fueron agotándose, el oxígeno gaseoso fue
acumulándose en la atmósfera. Se piensa que hace 2.300
millones de años el oxígeno representaba tan sólo el 1% del aire. La acumulación de oxígeno en la atmósfera
continuaría durante millones de años hasta alcanzarse un cierto equilibrio
entre la formación y el consumo por nuevas formas de vida, los seres vivos
heterótrofos, como el ser humano, que consume materia orgánica y la oxida para
obtener energía mediante el proceso conocido como respiración
aerobia. En este proceso,
el carbono orgánico, que en última instancia proviene del formado en
la fotosíntesis, es oxidado y se desprende dióxido de carbono (CO2), una forma inorgánica de carbono que será de
nuevo utilizado por los organismos fotosintetizadores.
Disminución del
oxígeno atmosférico
Existen diversos estudios que muestran una caída continuada en los niveles de oxígeno oceánico y
medidas del oxígeno atmosférico muestran un descenso global del 0,0317% entre
el año 1990 y 2008. Esta caída es atribuida principalmente a la intensa combustión
de hidrocarburos como el petróleo y combustibles fósiles como el carbón.
Esta combustión utiliza oxígeno y emite CO2, lo que promueve el descenso de la
concentración de O2 en la atmósfera. El descenso medido, no obstante, parece ser menor
al que cabría esperar de la gran cantidad de estos combustibles consumidos
durante estos años. Una posibilidad es que el incremento de dióxido de carbono,
posiblemente combinado con el uso de fertilizantes agrícolas, haya contribuido
a un crecimiento más rápido de algunas plantas cuya fotosíntesis haya compensado
parcialmente el consumo de oxígeno. Se cree que, aunque todas las reservas de
combustibles fósiles del planeta se quemaran, no habría un gran impacto en la
concentración de oxígeno en la atmósfera.
La deforestación es otra de las grandes preocupaciones. Aunque
la destrucción de grandes áreas de bosques húmedos tiene efectos muy
perjudiciales para el medio ambiente, no se puede decir lo mismo del efecto
sobre la concentración de oxígeno en la atmósfera. Algunas de las explicaciones
de este bajo impacto puede estar en que los bosques, además de árboles y
plantas fotosintéticas, también albergan una gran cantidad de vida aeróbica que
consume oxígeno por lo que su contribución global al oxígeno atmosférico
estaría cerca de ser neutra. Pero que quede claro que la deforestación es un
problema medioambiental serio, aunque no por los niveles de oxígeno, sino por
otros muchos motivos, como la desertización o pérdida de biodiversidad.
El oxígeno forma parte del grupo de los anfígenos en la tabla periódica y es un elemento no metálico altamentereactivo que forma fácilmente compuestos (especialmente óxidos) con la mayoría de elementos, excepto con losgases nobles helio y neón. Asimismo, es un fuerte agente oxidante y tiene la segunda electronegatividad más alta de todos los elementos
el oxígeno es el tercer elemento más abundante del universo, tras el hidrógeno y el helio,2 y el más abundante en la corteza terrestre,
formando prácticamente la mitad de su masa.3 Debido a su reactividad química, el oxígeno no puede permanecer en la
atmósfera terrestre como elemento libre sin ser reabastecido constantemente por
la acción fotosintética de los organismos que utilizan la energía solar para producir oxígeno
elemental a partir del agua
Dado que constituye la
mayor parte de la masa del agua, es también el componente mayoritario de la masa
de los seres vivos. Muchas de las moléculas más importantes que forman parte de
los seres vivos, como las proteínas, losácidos nucleicos, los carbohidratos y los lípidos, contienen oxígeno, así como los principales compuestos inorgánicosque forman los caparazones, dientes y huesos
animales
El oxígeno elemental se
produce por cianobacterias, algas y plantas, y todas las formas complejas de vida lo usan para su respiración celular
El oxígeno es tóxico para
los organismos de tipo anaerobio obligado, las formas tempranas de vida que predominaban en la Tierra hasta que el O2comenzó a acumularse en la atmósfera. Otra forma (alótropa) del
oxígeno, el ozono (O3), ayuda a proteger la biosfera de la radiación ultravioleta a gran altitud, en la llamada capa de ozono, pero es
contaminante cerca de la superficie, donde es un subproducto del esmog. A altitudes aún mayores de la órbita baja terrestre, el oxígeno atómico tiene una presencia
significativa y causa erosión en las naves espaciales
El oxígeno es el elemento químico más abundante, por masa, en la biosfera, el aire, el mar y el suelo terrestres. Es,
asimismo, el tercero más abundante en el universo, tras el hidrógeno y el helio.2 Alrededor del 0,9 % de la masa del Sol es oxígeno,5 que constituye también el 49,2 % de la masa de la corteza terrestre3 y es el principal componente de los océanos de la Tierra (88,8 % de
su masa total)
La inusualmente alta
concentración de oxígeno gaseoso en la Tierra es el resultado del ciclo de circulación. Este ciclo biogeoquímico describe el movimiento del oxígeno en el
interior de sus tres principales reservas en el planeta: la atmósfera, la biosfera y la litosfera. El
factor de conducción más importante en este ciclo es la fotosíntesis,
responsable de la atmósfera moderna de la Tierra, que libera oxígeno en la
atmósfera, mientras que los procesos de respiración y descomposición lo eliminan. En el equilibrio actual, la producción y el consumo tienen
lugar con un ratio aproximado de 1/2000 de la totalidad del oxígeno atmosférico
por año.
Los diez elementos más comunes en
la Vía Láctea estimados
estereoscópicamente36
|
|||||||
Elemento
|
Fracción másica en partes por
millón
|
||||||
1
|
739 000
|
(71 × la masa del oxígeno, barra
roja)
|
|||||
2
|
240 000
|
(23 × la masa del oxígeno, barra
roja)
|
|||||
8
|
Oxígeno
|
10 400
|
|||||
6
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4600
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||||||
10
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1340
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||||||
26
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1090
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7
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960
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||||||
14
|
650
|
||||||
12
|
580
|
||||||
16
|
440
|
La
cantidad de O2 en el agua puede haberse visto reducida por la contaminación hídrica, debido a la acción de la descomposición de las
algas y otros biomateriales por un proceso llamado eutrofización
Fotosíntesis y respiración
El oxígeno es liberado por
las bacterias fotosintéticas, las algas y las plantas mediante la fotosíntesis. En el
proceso inverso, los organismos aerobios mediante la respiración usan el oxígeno para convertir los nutrientes en energía (ATP). La disminución de oxígeno provoca hipoxemia y su falta total, anoxia, lo que puede provocar la muerte del organismo.
En la naturaleza, el
oxígeno no combinado se produce por la fotodescomposición del agua durante la fotosíntesis. Según
algunas estimaciones, las algas verdes y las cianobacterias de ambientes marinos proporcionan alrededor del 70 % del producido
en la Tierra, y las plantas terrestres, el resto.38 Otros investigadores estiman que la contribución oceánica al oxígeno
atmosférico es aún mayor, mientras que otros la sitúan por debajo, en torno a
un 45 % del oxígeno atmosférico total del planeta cada año.3
Una fórmula global simplificada de la
fotosíntesis es:40
6 CO2 + 6 H2O
+ fotones →
C6H12O6 + 6 O2
dióxido de carbono + agua + luz solar → glucosa +
dioxígeno
La evolución fotolítica del oxígeno tiene lugar en
las membranas tilacoides de los organismos fotosintéticos y
requiere la energía de cuatro fotones.nota 6 Están implicados muchos procesos, pero
el resultado es la formación de un gradiente de unprotón a través de la membrana tilacoide, que
se usa para sintetizar adenosín trifosfato (ATP) por la fotofosforilación.41 El O2 restante tras la oxidación de la
molécula de agua se libera a la atmósfera.nota 7
El
dioxígeno molecular es esencial para la respiración celular en todos los organismos
aerobios, ya que las mitocondrias lo usan para ayudar a generar adenosín
trifosfato durante la fosforilación oxidativa
En los vertebrados, el O2 se difunde por membranas pulmonares hacia los glóbulos rojos. La hemoglobina envuelve el O2 cambiando su color de un rojo azulado a un rojo brillante19 (el CO2 se libera desde otra parte de la hemoglobina mediante el efecto Bohr). Otros animales usan la hemocianina (moluscos y algunosartrópodos) o la hemeritrina (arañas y langostas)
Las especies reactivas de oxígeno, como el ion superóxido (O2-) y el peróxido de hidrógeno, son peligrosos
subproductos del uso de oxígeno en los organismos.35Algunas
partes del sistema inmunitario de organismos más avanzados, sin
embargo, crean peróxido, superóxido y oxígeno singlete para destruir microbios
invasores. Las especies reactivas de oxígeno también tienen un rol importante
en la respuesta hipersensible de las plantas contra ataques
patógenos.41
Un
adulto humano en reposo respira de 1,8 a 2,4 gramos de oxígeno por minuto.nota 8 Sumada la cantidad inhalada por todas
las personas del planeta, hace un total de 6000 millones de toneladas de
oxígeno por año
El oxigeno es el elemento quimico mas abundante en el aire
(atmosfera) que estamos respirando y sin el cual seria imposible nuestra vida.
Al principio debio ser una sustancia toxica para la vida,
por su gran poder oxidante. Todavía
ahora una atmosfera, de oxigeno puro produce daños irreparables en las células.
Pero el metabolismo se ha adapto a usa la molecula de oxigeno como agente
oxidante de los alimentos, abriendo asi una nueva via de obtención de energía
mucho mas eficiente que la anaeróbica (en ausencia de oxigeno).
Casi todos los elementos químicos, menos los gases inertes
forman compuestos con el oxigeno. Entre los compuestos binarios mas abundantes
de oxigeno esta el agua (H20 ) y la silica SIO2 componente principal de la
arena.
Como se menciono anteriormente, este elemento, el oxigeno es
de gran interés por ser el elemento esencial en los procesos de respiración de
la mayor parte de las células vivas y en los procesos de combustión.
Las propiedades del oxigeno y sus principales aplicaciones
en orden de importancia son:
1.- Fundicion. Refinación y fabricación de acero y otros
metales
2.- manufactura de productos químicos por oxidación
controlada
3.- propulsión de cohetes
4.- apoyo a la vida biológica y medicina
5.- minería, producción y fabricación de productos de piedra
y vidrio.
EFECTOS DEL OXIGENO SOBRE LA SALUD
Todo ser humano necesita oxigeno para respirar, pero como
ocurre con muchas sustancias, un exceso de oxigeno no es bueno. Si uno se
expone a grandes cantidades de oxigeno durante mucho tiempo, se pueden producir
daños en los pulmones.
La atmósfera terrestre está compuesta aproximadamente por un 78%
de nitrógeno y un 21% de oxígeno junto a cantidades menores de otros
gases, principalmente dióxido de carbono y argón.
El oxígeno es esencial para toda la vida animal y para otros muchos organismos
que utilizan el oxígeno en su metabolismo. Además de este uso por las formas de
vida aerobias, el oxígeno también reacciona con muchos minerales de la tierra y
otros elementos. A través de estos procesos el oxígeno es retirado de la
atmósfera y va siendo repuesto mediante diversas vías, principalmente la fotosíntesis
de plantas, algas y algunas bacterias.
La fotosíntesis,
principal fuente de oxígeno
Se estima que aproximadamente el 98% del oxígeno que hay en la
atmósfera proviene de la fotosíntesis, en concreto de la fotosíntesis
oxigénica, un proceso que realizan los llamados organismos fotoautótrofos
oxigénicos (para diferenciarlos de otros organismos que realizan fotosíntesis
anoxigénica y de otros autótrofos que realizan quimiosíntesis).
Actualmente los organismos fotoautótrofos oxigénicos conocidos son las plantas,
algas (llamadas también plantas inferiores) y las cianobacterias (como la espirulina).
Estos organismos toman agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) del medio y con estas moléculas forman
compuestos orgánicos utilizando la energía que obtienen de la luz solar. En la
fotosíntesis, además de las moléculas orgánicas, también se forma oxígeno
molecular (O2) que
es desprendido al medio (aire y agua). Este proceso lleva realizándose en
el planeta Tierra desde hace miles de años, oxigenando la atmósfera y permitiendo
la vida de otros seres vivos que necesitan el oxígeno,
incluyendo el ser humano y todos los animales del planeta.
De todos los organismos fotosintéticos, la
mayor contribución al oxígeno atmosférico corresponde a las cianobacterias
y algas del fitoplancton oceánico y a las plantas terrestres.
A medida que las cantidades de hierro disponibles para
combinarse con el oxígeno fueron agotándose, el oxígeno gaseoso fue
acumulándose en la atmósfera. Se piensa que hace 2.300 millones de años el oxígeno
representaba tan sólo el 1% del aire. La acumulación de oxígeno
en la atmósfera continuaría durante millones de años hasta alcanzarse un cierto
equilibrio entre la formación y el consumo por nuevas formas de vida, los seres
vivos heterótrofos, como el ser humano, que consume materia orgánica y la oxida
para obtener energía mediante el proceso conocido como respiración
aerobia. En este proceso, el carbono orgánico, que
en última instancia proviene del formado en la fotosíntesis, es oxidado y se
desprende dióxido de carbono (CO2), una forma inorgánica de carbono que será de nuevo
utilizado por los organismos fotosintetizadores.
Disminución del
oxígeno atmosférico
Existen diversos estudios que muestran una caída continuada en los niveles de oxígeno oceánico y
medidas del oxígeno atmosférico muestran un descenso global del 0,0317% entre
el año 1990 y 2008. Esta caída es atribuida principalmente a la intensa combustión
de hidrocarburos como el petróleo y combustibles fósiles como el carbón.
Esta combustión utiliza oxígeno y emite CO2, lo que promueve el descenso de la
concentración de O2 en la atmósfera. El descenso medido, no obstante, parece ser menor
al que cabría esperar de la gran cantidad de estos combustibles consumidos
durante estos años. Una posibilidad es que el incremento de dióxido de carbono,
posiblemente combinado con el uso de fertilizantes agrícolas, haya contribuido
a un crecimiento más rápido de algunas plantas cuya fotosíntesis haya
compensado parcialmente el consumo de oxígeno. Se cree que, aunque todas las
reservas de combustibles fósiles del planeta se quemaran, no habría un gran
impacto en la concentración de oxígeno en la atmósfera.
La deforestación es otra de las grandes preocupaciones.
Aunque la destrucción de grandes áreas de bosques húmedos tiene efectos
muy perjudiciales para el medio ambiente, no se puede decir lo mismo del efecto
sobre la concentración de oxígeno en la atmósfera. Algunas de las explicaciones
de este bajo impacto puede estar en que los bosques, además de árboles y
plantas fotosintéticas, también albergan una gran cantidad de vida aeróbica que
consume oxígeno por lo que su contribución global al oxígeno atmosférico
estaría cerca de ser neutra. Pero que quede claro que la deforestación es un
problema medioambiental serio, aunque no por los niveles de oxígeno, sino por
otros muchos motivos, como la desertización o pérdida de biodiversidad.
El oxígeno forma parte del grupo de los anfígenos en la tabla
periódica y es un
elemento no metálico altamentereactivo que forma fácilmente compuestos (especialmente óxidos) con la mayoría de elementos, excepto con losgases nobles helio y neón. Asimismo, es un fuerte agente oxidante y tiene la segunda electronegatividad más alta de todos los elementos
el oxígeno es el tercer elemento más abundante del universo, tras el hidrógeno y el helio,2 y el más abundante en la corteza terrestre, formando prácticamente la mitad de su masa.3 Debido a su reactividad química, el oxígeno no
puede permanecer en la atmósfera terrestre como elemento libre sin ser
reabastecido constantemente por la acción fotosintética de los organismos que utilizan la energía solar
para producir oxígeno elemental a partir del agua
Dado que constituye la
mayor parte de la masa del agua, es
también el componente mayoritario de la masa de los seres vivos. Muchas de las
moléculas más importantes que forman parte de los seres vivos, como las proteínas, losácidos nucleicos, los carbohidratos y los lípidos, contienen oxígeno, así como los principales compuestos
inorgánicosque forman los
caparazones, dientes y huesos animales
El oxígeno elemental se
produce por cianobacterias, algas y plantas, y todas las formas complejas de vida lo usan para
su respiración
celular
El oxígeno es tóxico para
los organismos de tipo anaerobio
obligado, las formas
tempranas de vida que predominaban en la Tierra hasta que el O2comenzó a acumularse en la atmósfera. Otra
forma (alótropa) del oxígeno, el ozono (O3), ayuda a proteger la biosfera de la radiación
ultravioleta a gran altitud, en la llamada capa de ozono, pero es contaminante cerca de la superficie, donde es un
subproducto del esmog. A
altitudes aún mayores de la órbita baja
terrestre, el oxígeno atómico tiene
una presencia significativa y causa erosión en las naves espaciales
El oxígeno es el elemento
químico más
abundante, por masa, en la biosfera, el aire, el mar y el suelo terrestres. Es, asimismo, el tercero más
abundante en el universo, tras el hidrógeno y el helio.2 Alrededor del 0,9 % de la masa del Sol es
oxígeno,5 que constituye también el 49,2 % de la
masa de la corteza terrestre3 y es el principal componente de los océanos de
la Tierra (88,8 % de su masa total)
La inusualmente alta
concentración de oxígeno gaseoso en la Tierra es el resultado del ciclo de
circulación. Este ciclo
biogeoquímico describe el movimiento del oxígeno en el interior de sus tres
principales reservas en el planeta: la atmósfera, la biosfera y la litosfera. El factor de conducción más importante en este ciclo es la fotosíntesis, responsable de la atmósfera moderna de la Tierra, que
libera oxígeno en la atmósfera, mientras que los procesos de respiración y descomposición lo eliminan. En el equilibrio actual, la
producción y el consumo tienen lugar con un ratio aproximado de 1/2000 de la
totalidad del oxígeno atmosférico por año.
Los diez elementos más comunes en
la Vía Láctea estimados
estereoscópicamente36
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Elemento
|
Fracción másica en partes por
millón
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1
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739 000
|
(71 × la masa del oxígeno, barra
roja)
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2
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240 000
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(23 × la masa del oxígeno, barra
roja)
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8
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Oxígeno
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10 400
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580
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La
cantidad de O2 en el agua puede haberse visto reducida por la contaminación
hídrica, debido a la acción de la
descomposición de las algas y otros biomateriales por un proceso llamado eutrofización
Fotosíntesis y respiración
El oxígeno es liberado por
las bacterias fotosintéticas, las algas y las plantas mediante la fotosíntesis. En el proceso inverso, los organismos aerobios mediante la respiración usan el oxígeno para convertir los nutrientes
en energía (ATP). La disminución de oxígeno provoca hipoxemia y su falta total, anoxia, lo que puede provocar la muerte del organismo.
En la naturaleza, el
oxígeno no combinado se produce por la fotodescomposición del agua durante la fotosíntesis. Según algunas estimaciones, las algas verdes y las cianobacterias de ambientes marinos proporcionan alrededor del
70 % del producido en la Tierra, y las plantas terrestres, el resto.38 Otros investigadores estiman que la
contribución oceánica al oxígeno atmosférico es aún mayor, mientras que otros
la sitúan por debajo, en torno a un 45 % del oxígeno atmosférico total del
planeta cada año.3
Una fórmula global simplificada de la
fotosíntesis es:40
6 CO2 + 6 H2O
+ fotones →
C6H12O6 + 6 O2
dióxido de carbono + agua + luz solar
→ glucosa +
dioxígeno
La evolución fotolítica del oxígeno tiene lugar en
las membranas tilacoides de los organismos fotosintéticos y
requiere la energía de cuatro fotones.nota 6 Están implicados muchos procesos, pero
el resultado es la formación de un gradiente de unprotón a través de la membrana tilacoide, que
se usa para sintetizar adenosín trifosfato (ATP) por la fotofosforilación.41 El O2 restante tras la oxidación de la
molécula de agua se libera a la atmósfera.nota 7
El dioxígeno molecular es
esencial para la respiración celular en todos los organismos
aerobios, ya que las mitocondrias lo usan para ayudar a generar adenosín
trifosfato durante la fosforilación oxidativa
En los vertebrados, el O2 se difunde por
membranas pulmonares hacia los glóbulos rojos. La hemoglobina envuelve el O2 cambiando
su color de un rojo azulado a un rojo brillante19 (el CO2 se
libera desde otra parte de la hemoglobina mediante el efecto Bohr). Otros
animales usan la hemocianina (moluscos y algunosartrópodos) o la hemeritrina (arañas y langostas)
Las especies reactivas de oxígeno, como el ion superóxido (O2-) y el peróxido de hidrógeno, son peligrosos
subproductos del uso de oxígeno en los organismos.35Algunas
partes del sistema inmunitario de organismos más avanzados, sin
embargo, crean peróxido, superóxido y oxígeno singlete para destruir microbios
invasores. Las especies reactivas de
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