bioenergetica

L’insieme dei meccanismi che assicurano le trasformazioni di energia negli organismi viventi.

Tutte le cellule hanno bisogno di un continuo rifornimento energetico per effettuare lavoro chimico, osmotico e meccanico. L’energia necessaria per tutti questi processi deriva dalle reazioni ossidative che si svolgono in tutte le cellule principalmente a carico dei carboidrati, che sono sintetizzati nelle cellule vegetali, le quali impiegano l’energia luminosa del sole per la sintesi di composti organici a partire dall’anidride carbonica atmosferica; l’energia luminosa viene così trasformata in energia chimica e in questa forma utilizzata da tutti i viventi. I composti del carbonio sintetizzati dai vegetali, in tutte le cellule sono poi degradati a molecole semplici quali CO₂, acqua, ammoniaca, acido acetico, acido lattico. Le reazioni corrispondenti sono dette cataboliche e avvengono spontaneamente con liberazione di energia. Questa energia viene in parte trasformata in calore e non è quindi più utilizzabile dalle cellule, in parte viene immagazzinata in particolari composti che contengono i cosiddetti ‘legami ricchi di energia’, particolari tipi di legami la cui scissione per aggiunta di una molecola d’acqua (idrolisi) porta a una notevole liberazione di energia e alla formazione di composti più stabili corrispondenti a un livello energetico minore. Le reazioni cataboliche sono dunque accoppiate a reazioni in cui l’energia liberata viene utilizzata per formare legami ricchi di energia. In questo modo l’energia libera dei processi ossidativi catabolici viene in buona parte immagazzinata per poi essere utilizzata, per es., nei processi biosintetici. Le reazioni anaboliche o biosintetiche infatti, al contrario di quelle cataboliche, richiedono un rifornimento di energia.

Il più importante dei composti contenenti legami ricchi di energia è l’adenosintrifosfato o ATP, il quale contiene due legami pirofosforici, l’idrolisi di ognuno dei quali libera, in condizione standard, 7 kcalorie per mole. È proprio questa energia libera d’idrolisi che viene utilizzata in tutti i processi cellulari che richiedono energia (reazioni biosintetiche, movimento, trasporto attivo attraverso la membrana cellulare).