energia

energia

Grandezza fisica che esprime l’attitudine a compiere un lavoro; le diverse forme di e. (chimica, meccanica, radiante, termica, ecc.) sono interconvertibili, nel rispetto del principio generale della conservazione dell’e., secondo il quale l’e. totale di un sistema isolato rimane costante nel tempo. Le trasformazioni dell’e. da una forma a un’altra sono particolarmente importanti per la materia vivente perché in essa avvengono di continuo trasformazioni energetiche: per es. la trasformazione dell’e. elettromagnetica (della luce solare) in e. chimica durante il processo di fotosintesi e nei processi di trasmissione delle informazioni tra i neuroni, dell’e. chimica in e. meccanica nel lavoro muscolare, dell’e. chimica in e. termica nei processi catabolici. Un organismo rappresenta un sistema aperto, dal punto di vista energetico, nel quale, in certo intervallo di tempo, entra una certa quantità di e. (attraverso gli alimenti per tutti gli organismi eterotrofi) e ne esce un’altra quantità. Per il mantenimento di un organismo è necessario che, mediamente, la quantità in uscita corrisponda a quella in entrata (➔ bilancio energetico).

Fabbisogno energetico

L’apporto di e. avviene mediante le sostanze nutrienti, che vengono sottoposte a una serie di complesse reazioni chimiche, indicate nel loro insieme con il termine metabolismo. L’e. spesa dall’organismo viene dispersa nell’ambiente direttamente o indirettamente attraverso la superficie corporea, vuoi per via diretta per dispersione del calore, vuoi per quella indiretta dell’evaporazione. Questa quantità di e. diviene in ultima analisi e. termica, ciò che giustifica l’uso delle calorie per la misura del fabbisogno energetico. Se alla quantità di e. necessaria per il metabolismo di base si somma quella corrispondente al lavoro esterno prodotto dall’organismo ed, eventualmente, quella necessaria per la crescita limitatamente a un giorno, si ottiene la quantità di e. media giornaliera che l’organismo deve assumere attraverso il cibo. L’e. termica potenzialmente racchiusa in un alimento viene espressa in kJ, o kcal, per 100 g di alimento.

Aspetti biochimici

La vita di una cellula dipende dalla sua capacità di liberare e utilizzare l’e. presente nei composti chimici (e. chimica), cioè una forma di e. potenziale racchiusa nei legami che si stabiliscono tra gli atomi di una molecola; essa può essere liberata a seguito della rottura di legami, conseguente a una reazione chimica che modifichi la struttura della molecola (➔ ATP). L’e. così liberata può essere successivamente impiegata dalla cellula al fine di eseguire ‘lavoro biologico’: lavoro meccanico (attività muscolare), lavoro chimico (nella biosintesi, come trasferimento dell’e. nella struttura di un’altra molecola sintetizzata), lavoro di trasporto (passaggio di sostanze attraverso le membrane cellulari).