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Le basi chimiche della vita

L'ATP e la fosforilazione

Le reazioni endoergoniche non sono spontanee e possono avvenire solo mediante apporto di energia: per questo devono essere accoppiate a reazioni esoergoniche che forniscano l'energia necessaria. Le due parti di una reazione accoppiata possono tuttavia avvenire in siti diversi: pertanto, occorre un modo per trasferire l'energia prodotta da una reazione esoergonica a una endoergonica. All'interno delle cellule, questo compito è affidato a molecole specializzate dette trasportatrici di energia.

La molecola trasportatrice di energia più diffusa nelle cellule è l'adenosintrifosfato o ATP. L'ATP è un nucleotide formato da adenosina legata a tre gruppi fosfato, indicati con la lettera P (v. fig. 2.4). Ai legami tra i gruppi fosfato è associata un'elevata quantità di energia chimica, che viene liberata quando questi vengono scissi.

Quando l'ATP perde un gruppo fosfato, si trasforma in ADP, o adenosindifosfato (se perde due gruppi fosfati si trasforma in adenosinmonofosfato, o AMP) e cede energia.

Le molecole di ADP (e di AMP) possono essere trasformate in ATP ricevendo l'energia necessaria tramite due fonti principali: la respirazione cellulare (cioè la combustione degli alimenti) e la fotosintesi (cioè la conversione di energia solare in energia chimica).

L'ATP funge così da accumulatore di energia destinata a essere spesa a breve termine dalla cellula, seguendo un ciclo schematizzato nella figura 2.5.

Il trasporto dell'energia da parte dell'ATP alle molecole che devono reagire avviene mediante il trasferimento di un residuo fosforico dell'ATP e si dice fosforilazione.

Il legame che si forma tra il gruppo fosforico e la molecola ha un alto contenuto di energia, necessaria per attivare gran parte delle reazioni non spontanee: fra queste vi sono le reazioni di costruzione, che provvedono, per esempio, alla sintesi di molecole biologiche, e il cosiddetto lavoro cellulare (come il trasporto di sostanze attraverso la membrana).

Altre molecole catturano e trasportano l'energia insieme a elettroni energetici prodotti da reazioni esoergoniche. Queste molecole ­ come il coenzima NAD (nicotinammide-adenin-dinucleotide) e il flavin-adenin-dinucleotide FAD ­ cedono poi gli elettroni e l'energia ad altre molecole nei processi di respirazione cellulare e di fotosintesi.

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Figura 2.4Figura 2.5

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