Abbiamo quindi dato un veloce sguardo alla funzione del nucleo e del codice genetico in esso contenuto, introducendo anche la funzione dei ribosomi; organuli presenti nel citoplasma responsabili della sintesi proteica, ma non confondiamoci all’interno del citoplasma sono presenti molti altri organuli di importanza vitale per la cellula che transitoriamente tralasceremo per affrontare con più incisiva perizia quelle che sono le attività energetiche; cioè come una cellula ricava l’energia necessaria per svolgere le proprie operazioni di mantenimento e nel caso di una cellula muscolare come ricava l’energia necessaria per la contrazione.
Le cellule traggono energia dalla rottura dei legami chimici di varie molecole organiche. L’energia incorporata in una molecola è in funzione dei legami chimici tra atomi che la compongono. La maggior parte degli organismi trae l’energia necessaria demolendo le molecole di cibo mediante la respirazione cellulare, ogni rottura di legame produce energia utilizzabile dalla cellula.
La respirazione utilizza l’ossigeno per effettuare la completa demolizione delle molecole che compongono il cibo, liberando anidride carbonica, acqua ed energia come prodotti finali. Un classico esempio di demolizione è rappresentato dai carboidrati i quali sono composti da una catena di atomi di carbonio ai quali sono associati atomi di idrogeno e ossigeno; gli scrigni che racchiudono energia sono rappresentati dai legami covalenti che legano gli atomi di carbonio l’uno all’altro, infatti la demolizione come vedremo in seguito si concentra proprio nella rottura di questi legami altamente energetici.
Intermedi energetici
Le reazioni che liberano una grande quantità di energia come l’ossidazione delle molecole organiche durante la respirazione sono fatte avvenire a piccoli passi in modo da liberare gradualmente l’energia in essa contenuta. In alcuni di questi passaggi l’energia viene accumulata sotto forma di intermedi energetici. L’ATP è l’intermedio energetico comune a tutte le cellule viventi; una volta incamerata l’energia da uno dei passaggi dell’ossidazione l’ATP è poi in grado di fornirla per compiere le più svariate funzioni cellulari, dalla sintesi proteica o sintesi di nuove molecole alla contrazione muscolare.
Il numero di molecole di ATP all’interno della cellula è relativamente piccolo ed inoltre tutte le reazioni che richiedono energia durante il metabolismo riducono ulteriormente la scorta presente, risulta quindi necessaria una continua e contemporanea serie di reazioni che apportino rifornimenti di ATP. Una cellula tipo rinnova le proprie scorte di ATP ogni minuto, ogni secondo sono rigenerate 107 molecole di ATP. L’ATP simboleggia il trasportatore energetico chiamato adenosina trifosfato, per spiegare il ruolo di trasportatore di energia bisogna rifarsi alla chimica stretta. L’ATP è una molecola ricca di energia in quanto la sua unità trifosfato contiene due legami fosfoanidridici (detti anche ad alta energia). Si libera infatti una grande quantità di energia quando si ha:
ATP + H2O= ADP + Pi + H+
ADP + H2O= AMP + PPi + H+
Dove:
ADP = adenosina difosfato e sarebbe un ATP senza un fosforo
AMP = adenosina monofosfato e sarebbe un ATP senza due fosforo
Pi = ortofosfato
PPi = pirofosfato
