L'adenosina trifosfato (ATP)

L'ATP

L'adenosina trifosfato (ATP) è un ribonucleotide trifosfato formato da una base azotata (l'adenina), dal ribosio ( uno zucchero a cinque atomi di carbonio) e da tre gruppi fosfato.

L'ATP è il composto utilizzato da tutti gli organismi viventi come accumulatore e liberatore d'energia, utilizzata in gran parte delle attività cellulari, tra cui i movimenti muscolari, la sintesi delle proteine, la divisione cellulare e la trasmissione degli impulsi nervosi.

L'energia è immagazzinata nei legami chimici tra i tre gruppi fosfato che compongono la molecola d'ATP; essi sono relativamente deboli e possono rompersi molto facilmente per idrolisi, grazie all'enzima denominato ATPasi:

ATP + H₂O   ADP + gruppo fosfato + energia

I prodotti della reazione più comuni sono: l'adenosina difosfato (ADP), un gruppo fosfato ed energia.

La liberazione d'energia che ne scaturisce è pari a 7,3 Kcal, (per il distacco di un solo fosfato), ed è pari all'energia occorrente alle proteine di membrana per veicolare uno ione potassio all'interno della cellula e per espellere, contemporaneamente,  uno ione sodio (pompa sodio-potassio).

Ma continuamente avviene anche la reazione inversa, cioè quella che avviene durante l'assorbimento d'energia che si libera in seguito alla rottura di legami chimici nella cellula.

ADP + gruppo fosfato + energia ATP

L'ATP è anche richiesto dalla maggior parte  delle reazioni metaboliche endoergoniche ed è uno dei reagenti necessari per la sintesi del Rna, ma, soprattutto, è una sostanza-chiave per il metabolismo energetico.

Esso, quando si trasforma in ADP, genera una reazione esoergonica, la quale libera energia che in parte è utilizzata dalle reazioni endoergoniche, dei processi chimici che richiedono un apporto energetico, e in parte diventa calore.

L'ATP è la molecola che più frequentemente fornisce l'energia per le reazioni accoppiate, vale a dire dove a reazioni endoergoniche sono abbinate delle reazioni endoergoniche che forniscono loro l'energia necessaria per azionare il processo.

Il metabolismo cellulare è l'insieme di tutte le attività chimiche che avvengono nella cellula stessa.

Il catabolismo  è l'insieme delle sequenze con cui i cibi vengono demoliti per ottenere energia.

Il catabolismo è quindi una reazione  esoergonica che produce energia, la quale in parte viene utilizzata dall'ATP, e in parte diventa calore.

L'anabolismo invece è l'insieme delle reazioni che servono per i processi biosintetici della vita; esso, invece, è una reazione endoergonica, quindi richiede un apporto energetico per realizzarsi.

La respirazione cellulare è quel processo che avviene nelle cellule in presenza d'ossigeno, attraverso il quale le sostanze nutritive derivanti dalla digestione (negli animali) o dalla fotosintesi e chemiosintesi (negli organismi foto e chemio-sintetici) vengono ossidate allo scopo di produrre l'energia necessaria al metabolismo.

In particolare, la principale molecola che agisce da substrato per la respirazione cellulare è il glucosio; l'energia che si ottiene viene immagazzinata nei legami ad alta energia contenuti nell'ATP.

La respirazione cellulare porta complessivamente alla formazione di 38 molecole d'ATP per ogni molecola di glucosio coinvolta nella reazione; pertanto, ha un rendimento energetico più elevato di un altro processo ossidativo che avviene in assenza d'ossigeno nelle cellule dei viventi, la glicolisi, reazione che porta da una molecola di glucosio a due molecole d'acido piruvico e alla formazione di due molecole d'ATP.

La glicolisi può costituire, in presenza d'ossigeno, il primo ciclo di reazioni della respirazione cellulare e, pertanto, le due molecole d'ATP concorrono al rendimento energetico di questo processo.

L'acido piruvico entra poi nel ciclo di Krebs, attraverso il quale viene completamente demolito  in anidride carbonica ed acqua.

L'ultima fase della respirazione cellulare è la fosforilazione ossidativa che avviene nelle creste mitocondriali, ovvero nei ripiegamenti della membrana interna.