ATP, mitocondri e cloroplasti

ATP, mitocondri e cloroplasti

La produzione di energia (ATP) all'interno della cellula

La produzione di energia (ATP) all'interno della cellula è necessaria per avere un lavoro utile, infatti quasi tutte le attività interne alla cellula hanno bisogno di energia per essere svolte.

Tipi di energia

L'ATP è un nucleotide, cioè un'adenina legata a 3 gruppi fosfato e al ribosio, uno zucchero. È la molecola utilizzata da tutti gli esseri viventi per gli scambi energetici.

I gruppi fosfato sono molecole formate da fosforo e ossigeno che, legandosi tra loro, formano legami molto energetici. Rompendo questi legami viene rilasciata molta energia.

Quando serve energia per svolgere attività interne alla cellula, viene utilizzata la molecola di ATP, rompendo il legame con il fosfato, liberando quindi un fosfato e tanta energia; questa servirà per svolgere tutti i processi necessari. L'ATP che perde un fosfato viene chiamata ADP (adenosina difosfato).

Reazioni esoergoniche e endoergoniche

Le reazioni che avvengono in una cellula possono essere esoergoniche o endoergoniche.

Reazioni esoergoniche

In una reazione esoergonica, si sprigiona energia nella trasformazione dei reagenti in prodotti a contenuto energetico inferiore: ΔG è negativa.

Reazioni endoergoniche

In una reazione endoergonica, è necessario un apporto energetico perché i reagenti si trasformano in prodotti a maggior contenuto energetico: ΔG è positiva.

L'insieme di tutte le reazioni (esoergoniche ed endoergoniche) è chiamata metabolismo cellulare.

Metabolismo cellulare

Il metabolismo è la totalità dei processi che si verificano in un organismo. Il metabolismo è composto da due fasi che sono distinte ma correlate fra loro:

• Anabolismo: è la sintesi, la costruzione di nuove parti dell'organismo, ad esempio la sintesi delle proteine. Le reazioni anaboliche uniscono molecole semplici per costruirne di più complesse (es. sintesi di saccarosio da glucosio e fruttosio). Esse richiedono un apporto energetico (reazioni endoergoniche): l'energia viene inclusa nei legami chimici che si formano. L'energia catturata nel legame chimico vi resta immagazzinata come energia potenziale.
  Glucosio + fruttosio + energia ---> saccarosio
• Catabolismo: sono i processi degradativi, le vie cataboliche liberano tanta energia (reazioni esoergoniche). Esse demoliscono molecole più complesse in molecole più semplici, liberando l'energia contenuta nei legami chimici. Ad esempio, la digestione e la decomposizione di tutto quello che mangiamo viene spezzato in tanti monomeri, viene liberata tanta energia e questa l'organismo la riutilizzerà per costruire parti nuove; inoltre se viene idrolizzato il saccarosio si libera energia e si ottiene:
  Saccarosio + H₂O ---> glucosio + fruttosio + energia

Il glucosio è la molecola più comune da cui l'organismo ricava energia. È composto da 6 atomi di carbonio e l'energia chimica è contenuta dentro i legami che si formano tra un atomo e l'altro.

L'energia solare

L'energia solare è la principale fonte energetica utilizzata dagli organismi fotosintetici, che la convertono poi in energia chimica (carboidrati). Sono organismi categorizzati in:

• Fotoautotrofi: le piante, alcuni protisti e alcuni batteri sono fotoautotrofi ---> attuano la fotosintesi;
• Chemioautotrofi: in alcuni batteri, l'organismo ricava l'energia necessaria dall'ossidazione di sostanze inorganiche, ad esempio i batteri spirilliformi;
• Eterotrofi: essi si nutrono di sostanze organiche prodotte dagli organismi autotrofi. Gli animali si alimentano direttamente (erbivori) o indirettamente (carnivori) di vegetali.