L’ATP è una molecola essenziale per la maggior parte delle cellule biologiche.
Negli episodi precedenti abbiamo fatto una panoramica sul metabolismo cellulare. In questo articolo, vediamo più da vicino l’importanza e i ruoli del motore dei processi biologici.
Conosciuta anche come adenosina trifosfato, l’ATP è una molecola di energia coinvolta in molti processi del metabolismo cellulare tra cui la respirazione cellulare, la sintesi proteica e la comunicazione tra le cellule.
La sua formazione avviene nei mitocondri, che sono anche la location (diesci) della respirazione cellulare.
L’ATP è chiamata così perché è formata da una base azotata (adenina), un pizzico di zucchero con 5 atomi di carbonio (ribosio) e tre gruppi fosfato tenuti insieme da due legami ad alta energia (legami fosfoanidridici). Nel momento in cui avviene la rimozione di uno dei gruppi fosfato abbiamo la liberazione di energia nelle cellule.
E prima? Come si forma l’ATP?
Spoiler: non a Wimbledon 🎾❌
La formazione di una molecola di ATP
Citazioni sportive a parte, una molecola di ATP viene formata attraverso una reazione di condensazione tra un ADP (adenosindifosfato) e un gruppo fosfato.
Tale processo richiede il consumo di energia, mentre la sua idrolisi (al contrario) usa l’enzima ATPasi per liberare energia utilizzata dalla cellula.
Per intenderci: l’idrolisi è una reazione chimica in cui le molecole di un composto sono scisse dall’aggiunta di acqua.
Questo processo è reversibile e quindi i suoi prodotti possono essere sintetizzati nuovamente per liberare l’energia necessaria a produrre l’ATP.
Nella produzione poi entra in gioco la fosforilazione, che permette l’aggiunta di un gruppo fosfato (essenziale per la produzione di ATP) da rimuovere successivamente per rilasciare l’energia utile ai processi del metabolismo cellulare.
Per darci un ordine:
- l’idrolisi è coinvolta nella produzione di ATP, poiché un gruppo fosfato deve essere rimosso da una molecola di ADP (adenosindifosfato) per formare ATP;
- la fosforilazione è coinvolta nel consumo di ATP, poiché un gruppo fosfato deve essere aggiunto a una molecola di ADP per formare ATP.
In più, il fatto che l’adenosina trifosfato sia una molecola energetica non è casuale.
Infatti, la sua formula è C10H16N5O13P3 e indica che la molecola è composta da 10 atomi di carbonio, 16 atomi di idrogeno, 5 atomi di azoto, 13 atomi di ossigeno e 3 atomi di fosforo.
Ciò permette una particolare configurazione degli atomi, che conferiscono all’ATP una struttura chimica speciale. Infatti, è questa disposizione atomica a determinare la creazione di legami fosfoanidridici tra i gruppi funzionali -O-PO2-O-PO2-O- (i responsabili del rilascio degli alti livelli energetici).
La struttura di una moleca di ATP: i protagonisti principali
I componenti di una molecola di ATP svolgono una serie di funzioni biologiche importanti.
L’adenina e il ribosio agiscono come trasportatori di energia.
Invece, i tre gruppi fosfato formano la particolare disposizione degli atomi che permette alla molecola di conservare e produrre energia (come detto sopra). Questi tre componenti insieme formano un complesso covalente, cioè un legame molto resistente alle reazioni chimiche.
Per intenderci: è grazie a questo legame covalente che intrappoliamo l’energia fino a quando uno dei gruppi fosfato non viene rimosso per svolgere altri processi come la sintesi di composti come le proteine e gli acidi nucleici.
Inoltre, l’ATP è usata anche come messaggero per trasmettere segnali tra le cellule.
Tale processo si svolge in tre passaggi:
1. il gruppo fosfato viene rimosso e l’adenina viene rilasciata nell’ambiente circostante;
2. i recettori sulla superficie delle cellule la leggono;
3. l’adenina viene utilizzata per trasmettere messaggi tra le cellule.
L’ATP gioca un ruolo fondamentale anche nella sintesi dell’acido ribonucleico (RNA) perché fornisce l’energia necessaria per l’assemblaggio delle singole unità in una molecola continua e funzionante.
Insomma, è una molecola davvero basilare per moltissimi processi metabolici.
La molecola di ATP nelle reazioni endoergoniche ed esoergoniche
Per ricapitolare, l’ATP è una molecola energetica che svolge un ruolo fondamentale nelle cellule.
Il suo ruolo principale è la produzione e la conservazione dell’energia cellulare, anche grazie alla sua struttura atomica.
Per produrre ATP la cellula inizia un processo catabolico, cioè demolisce le molecole organiche in composti più semplici. Questi processi prendono il nome di reazioni esoergoniche.
Per consumare l’adenosina tifosfato invece, le cellule sintetizzano le macromolecole biologiche a partire da unità elementari attraverso le vie anaboliche. Tali procedimenti sono chiamati reazioni endoergoniche.
Grazie alla sua natura di molecola energetica, l’adenosina trifosfato viene utilizzata anche come substrato per la sintesi di altre molecole biologiche ed è necessaria per la contrazione muscolare, la trasmissione del segnale tra le cellule, la sintesi proteica e dell’RNA.
Se vuoi un breve riassunto degli argomenti di cui abbiamo parlato in questo articolo puoi dare un’occhiata al video qui sotto. Puoi guardare anche gli altri video, rischi solo di appassionarti al metabolismo cellulare e alla molecola di ATP 😉.
Speriamo che questa introduzione all’adenosinatrifosfato ti sia stata utile per capire come organizzare lo studio e affrontare questo tema in vista del TOLC!
Nei prossimi episodi vedremo i processi che avvengono nella cellula per la produzione di energia: dalla glicolisi alla respirazione cellulare, fino alla fermentazione e alle reazioni redox. Stay tuned 😉🔔
