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L' Adenosintrifosfato (ATP) come fonte energetica essenziale impiegata da tutti gli organismi e dalle singole cellule

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L'adenosintrifosfato è la fonte energetica utilizzata da ciascun organismo pluricelulare e, naturalmente dalle singole cellule, per le svariate funzioni richiedenti energia.
Rappresenta una molecola energetica di immediato accesso, normalmente presente nelle cellule muscolari (come nelle altre cellule dell'organismo).

L'adenosina è rappresentata dall'adenina (base azotata) legata al ribosio (molecola glucidica contenuta in ogni cellula). All'adenosina sono poi legati 3 gruppi fosforici mediante legami covalenti.
Il rilascio di energia da parte dell'ATP avviene proprio mediante la rottura dell'ultimo legame covalente che tiene unito il gruppo fosforico. Il gruppo fosforico libero viene quindi legato ad una molecola coinvolta in una reazione, trasferendo a quest'ultima molecola l'energia dall'ATP.

L'ATP immagazzinata nel muscolo è tuttavia relativamente limitata, di norma non supera i 100 grammi totali (circa 6 mmol/kg di muscolo nella cellula muscolare), e non può garantire l'efficienza del sistema contrattile per lunghi periodi. L'ATP è inoltre utilizzata per tutte le funzioni corporee richiedenti energia, siamo quindi di fronte ad un ciclo continuo, tendente ad estrarre energia dall'ATP per i compiti dell'organismo, e pronto a "ricaricare" di energia l'ATP (o per meglio dire l'ADP derivante) sfruttando i substrati energetici disponibili, ossia demolendo molecole organiche.
Durante il lavoro muscolare la molecola di ATP perde l'ultimo dei gruppi fosforici e subisce la conversione in ADP (adenosina difosfato). Proprio questa conversione determina la liberazione di un grosso potenziale energetico, che avviene rapidamente e senza bisogno di ossigeno.
Volendo fare un esempio, puramente finalizzato ad agevolare la comprensione del meccanismo, bisogna ipotizzare che, alla molecola di adenosina siano legati mediante un elastico in tensione, i 3 gruppi fosforici, fino a creare una catena del tipo: adenosina, elastico, P1, elastico, P2, elastico, P3.
Il distacco dell'ultimo gruppo fosforico (P3) implica la liberazione dell'energia contenuta nell'elastico in tensione. Tale energia è poi usata dall'organismo, nel nostro esempio al fine di favorire la contrazione del muscolo.
Il distacco del gruppo fosforico dall'ATP avviene per idrolisi, ossia come conseguenza del legame fra ATP ed acqua, mediato da un enzima specifico (l'ATPasi).

Da ciascuna mole di ATP idrolizzata, si ricavano 7,3 Kcal di energia utile.

Per meglio comprendere il significato del termine "mole", si tenga presente che, la mole, rappresenta una unità di misura del SI. Una mole di una data sostanza è costituita da una quantità in grammi della sostanza stessa, pari al suo peso atomico o, nel caso dell'ATP, pari al suo peso molecolare dove, per peso molecolare, si intende semplicemente la somma aritmetica del peso atomico di tutti gli atomi che costituiscono una molecola.

L'ADP formata, a seguito del distacco del gruppo fosforico dall'ATP, è nuovamente convertita in ATP con l'impiego di energia che, questa volta, viene usata per legare il gruppo fosforico all'ADP risintetizzando ATP in un ciclo continuo.
L'energia utile alla risintesi di ATP può essere ricavata dall'organismo mediante 3 diversi sistemi:

  • sistema anaerobico alattacido (con l'uso di fosfocreatina)
  • sistema anaerobico lattacido (glicolisi anaerobica che prevede produzione di acido lattico)
  • sistema aerobico (con rilascio di CO2 e H2O)