Energia per la vita
Bibliografia
I colori della biologia
Giusti- Gatti- Anelli
Pearson Ed.
Ogni alimento che ingeriamo viene scomposto attraverso i processi digestivi
nelle sue molecole costituenti come zuccheri, lipidi e amminoacidi, ricchi di
energia e gli alimenti chimici in esso contenuti, utili ai nostri processi vitali
Tutti gli organismi hanno bisogno di energia per
nutrirsi, crescere, riprodursi, muoversi, costruire
nuove strutture cellulari, smaltire le sostanze
dannose.
L’energia necessaria per questi processi vitali viene
ricavata dalla scomposizione delle molecole delle
sostanze nutritive presenti negli alimenti, attraverso
una serie di reazioni chimiche che rompono alcuni
legami tra gli atomi per liberare l’energia in essi
contenuta.
Organismi autotrofi ed eterotrofi
L’energia utilizzata da tutti gli organismi per i processi vitali
è l’energia chimica che si libera dalla rottura dei legami
chimici fra gli atomi che formano particolari molecole
organiche.
Come fanno gli organismi a procurarsi le molecole
organiche dalle quali estrarre energia chimica?
• Gli organismi autotrofi sono in grado di produrre da
sé queste molecole attraverso la fotosintesi,
catturando l’energia solare
• Gli organismi eterotrofi devono procurarsi le molecole
organiche nutrendosi di altri organismi
Tutti gli organismi hanno bisogno di energia Gli organismi
autotrofi, come le piante, sono in grado di utilizzare l’energia solare
per produrre le sostanze nutritive; gli eterotrofi, come gli animali,
devono nutrirsi di altri organismi per procurarsi le molecole
organiche.
Una molecola che immagazzina
energia
L’energia contenuta nei legami chimici che tengono
insieme le molecole organiche viene liberata attraverso il
processo della respirazione cellulare.
La struttura dell’ATP
L’energia che deriva dalla respirazione cellulare non
si sprigiona tutta in una volta, ma viene immagazzinata
in piccole “porzioni” nei legami di una molecola
particolare, l’ATP (adenosintrifosfato)
L’energia chimica dell’ATP è contenuta nei legami tra i
gruppi fosfato. Quando da una molecola di ATP si stacca un
gruppo fosfato, la rottura del legame libera una grande
quantità di energia.
Il distacco di un gruppo fosfato dà origine a una molecola
di ADP (adenosindifosfato), che ha un contenuto di
energia chimica inferiore a quello dell’ATP.
Fornendo energia, si può sempre far avvenire la reazione
opposta, cioè “riattaccare” un gruppo fosfato a una
molecola di ADP e ottenere ATP
È proprio questa la reazione utilizzata per immagazzinare
energia
Il metabolismo e l’energia
L’insieme di tutte le reazioni biochimiche che avvengono
in un organismo si chiama metabolismo
Le reazioni possono essere di due tipi, anaboliche
e cataboliche: quando l’organismo sintetizza grandi
molecole partendo da molecole più piccole, si parla di
anabolismo; quando l’organismo demolisce grandi
molecole in molecole più piccole si parla di catabolismo.
Anabolismo e catabolismo Per la sintesi di grandi
molecole a partire da molecole più piccole serve un apporto
di energia. La scomposizione di molecole complesse, al
contrario, libera energia.
Reazioni endoergoniche e reazioni esoergoniche
Si possono distinguere reazioni endoergoniche
o esoergoniche a seconda che le sostanze di partenza
(i reagenti) abbiano un contenuto energetico minore
o maggiore dei prodotti
• reazione endoergonica: si passa da reagenti a basso
contenuto di energia a prodotti con energia più alta
• reazione esoergonica: i reagenti hanno un contenuto
di energia maggiore di quello dei prodotti
Gli enzimi regolano l’attività
cellulare
Perché una reazione abbia inizio, è necessario che si
rompano i legami chimici delle molecole reagenti
Per questo è necessaria un’energia di attivazione, cioè
un’energia minima perché la reazione possa essere
innescata
L’energia di attivazione rappresenta una barriera che
le molecole dei reagenti devono superare perché i loro
legami si rompano.
Se l’energia di attivazione rimane alta poche sono le
molecole in grado di superarla, e quindi i tempi della
reazione diventano molto lunghi
Se qualcosa interviene per abbassarla un numero molto
maggiore di molecole riesce a superarla, e così i tempi
della reazione diminuiscono.
Nelle cellule questo risultato avviene grazie all’intervento
di particolari molecole.
Gli enzimi sono speciali proteine che possono velocizzare
una reazione, “abbassando la barriera” dell’energia di
attivazione .
Le sostanze che, come gli enzimi, abbassano l’energia
di attivazione sono dette catalizzatori.
Il ruolo degli enzimi Oltre
ad abbassare l’energia
di attivazione, gli enzimi rendono le reazioni
più veloci.
Come agiscono gli enzimi
Gli enzimi si legano alle molecole dei reagenti, i substrati,
in una particolare zona chiamata sito attivo
L’unione fra il sito attivo dell’enzima e il substrato causa
una deformazione dei legami presenti nei substrati
facilitandone la rottura e la formazione di nuovi legami
Gli enzimi sono altamente specifici: in genere, ognuno di
essi può catalizzare solo una particolare reazione. Questa
specificità si deve alla forma del sito attivo dell’enzima,
che si adatta solo alla forma del suo substrato, come due
tessere di un puzzle
Come lavora un enzima L’enzima saccarasi catalizza la reazione che scinde
il saccarosio (lo zucchero da tavola) in glucosio e fruttosio. Alla fine, l’enzima
si ritrova inalterato e il suo sito attivo può accogliere una nuova molecola di
substrato.
