Atp, Biologia cellulare ed elementi di genetica

Tipi di energia e termodinamica

Ci sono vari tipi di energia: energia chimica, potenziale, cinetica. Nella biologia è importante la capacità dell'energia di essere convertita da una forma in un'altra. Tutto ciò è studiato dalla termodinamica, la quale è fondata su due leggi di base.

Le leggi della termodinamica

La prima legge della termodinamica ci dice che l'energia non può essere creata o distrutta ma può essere trasferita da un posto all'altro. La seconda legge stabilisce che il trasferimento dell'energia da un posto ad un altro o la trasformazione dell'energia aumenta l'entropia. L'entropia fa sì che una parte di questa energia passata o trasformata diventi inutilizzabile.

ATP: erogatore di energia cellulare

L'ATP rappresenta un "erogatore di energia" durante il lavoro cellulare. Esso immagazzina energia durante la demolizione dei nutrienti ed è scaturito dal gruppo trifosfato di un nucleotide (adenosintrifosfato). Dall'ATP passiamo all'ADP e successivamente all'AMP quando viene liberato uno dei tre gruppi fosfato per far compiere un lavoro alla cellula. Per far sì che il gruppo fosfato venga liberato abbiamo bisogno di una molecola d'acqua che rompe il legame (per questo si parla dell'idrolisi dell'ATP).

Reazioni endoergoniche ed esoergoniche

Alcune reazioni dette endoergoniche hanno bisogno di energia affinché avvengano, a differenza delle esoergoniche che sfruttano l'ATP. Ma se una reazione endoergonica avviene insieme ad una reazione esoergonica, la prima non ha bisogno di energia in quanto l'ATP produce energia. Ciò può avvenire solo se l'energia liberata dall'idrolisi dell'ATP è negativa.

Catalizzatori e velocità di reazione

Un altro fattore importante da tenere a mente è la velocità di reazione. Per questo motivo, per far sì che una reazione avvenga in un tempo opportuno, si fa uso dei catalizzatori i quali sono agenti che accelerano la velocità di reazione chimica senza essere consumati durante la reazione stessa. I catalizzatori più comuni sono gli enzimi, altri invece sono rappresentati da molecole di RNA e chiamati ribozimi. L'energia di attivazione è quell'energia che permette a due molecole di avvicinarsi senza essere respinte dall'effetto repulsivo delle proprie nuvole elettroniche.

Respirazione cellulare

La respirazione cellulare è un processo mediante il quale le cellule viventi ottengono energia dalle molecole organiche. Quando viene utilizzato l'ossigeno, questo processo è chiamato respirazione aerobia, nel quale l'ossigeno viene inspirato e l'anidride carbonica espirata. Il glucosio è una fonte per la respirazione cellulare ed agisce mediante quattro vie metaboliche:

• Nella glicolisi il glucosio è degradato nel citosol fino a produrre due molecole di piruvato producendo due molecole di ATP.