Non basta schioccare le dita per trasformare il cibo in energia. La produzione di energia cellulare dal tuo cibo è così efficiente ed efficace, però, che potrebbe sembrare così facile. Ma una delle molecole più importanti del tuo corpo sta effettivamente lavorando sodo per produrre energia cellulare. E forse non hai mai sentito parlare di questa molecola cruciale prima d’ora – l’ATP o adenosina trifosfato.

Perciò, diamo al fantastico ATP un po’ di meritati riflettori.

Dopo tutto, l’ATP è il motivo per cui l’energia del cibo può essere usata per completare tutti i compiti svolti dalle tue cellule. Questo vettore di energia si trova in ogni cellula del tuo corpo: muscoli, pelle, cervello, e così via. Fondamentalmente, l’ATP è ciò che rende possibile l’energia cellulare.

Ma la produzione di energia cellulare è un processo complesso. Fortunatamente, non c’è bisogno di essere uno scienziato per capire questo difficile concetto. Dopo aver esaminato le 10 domande qui sotto, avrai risposte semplici per costruire la tua base di conoscenza. Comincia a conoscere le basi e passa al nocciolo della chimica coinvolta.

Che cos’è l’ATP?

L’ATP è la molecola che trasporta l’energia più abbondante nel tuo corpo. Sfrutta l’energia chimica che si trova nelle molecole di cibo e poi la rilascia per alimentare il lavoro nella cellula.

Pensa all’ATP come a una moneta comune per le cellule del tuo corpo. Il cibo che mangi viene digerito in piccole subunità di macronutrienti. I carboidrati nella tua dieta sono tutti convertiti in uno zucchero semplice chiamato glucosio.

Questo zucchero semplice ha il potere di “comprare” molta energia cellulare. Ma le tue cellule non accettano il glucosio come metodo di pagamento. Hai bisogno di convertire il tuo glucosio in una valuta che funzionerà nella cellula.

L’ATP è quella valuta accettata. Attraverso un’intricata catena di reazioni chimiche – il cambio di valuta del tuo corpo – il glucosio viene convertito in ATP. Questo processo di conversione è chiamato respirazione cellulare o metabolismo.

Come lo scambio di denaro da una valuta all’altra, l’energia del glucosio prende la forma di composti chimici temporanei alla fine di ogni reazione. Il glucosio viene trasformato in diversi altri composti prima che la sua energia si depositi nell’ATP. Non preoccupatevi. Vedrai alcuni di questi composti nella catena di scambio energetico descritta nella domanda 4.

Che tipo di molecola è l’ATP?

Le iniziali ATP stanno per adenosina trifosfato. Questo lungo nome si traduce in un acido nucleico (proteina) attaccato ad una catena di zucchero e fosfato. Le catene di fosfato sono gruppi di atomi di fosforo e di ossigeno legati insieme. Un fatto interessante: l’ATP assomiglia molto alle proteine che si trovano nel materiale genetico.

Come fa l’ATP a trasportare energia?

La catena di fosfati è la parte della molecola ATP che trasporta l’energia. C’è una grande chimica in corso lungo la catena.

Per capire cosa sta succedendo, esaminiamo alcune semplici regole della chimica. Quando si formano dei legami tra atomi e molecole, viene immagazzinata dell’energia. Questa energia è trattenuta nel legame chimico finché non è costretto a rompersi.

Quando i legami chimici si rompono, l’energia viene rilasciata. E nel caso dell’ATP, si tratta di molta energia. Questa energia aiuta la cellula ad eseguire il lavoro. Qualsiasi energia in eccesso lascia il corpo come calore.

I legami chimici nell’ATP sono così forti perché gli atomi che formano la catena dei fosfati sono particolarmente carichi negativamente. Questo significa che sono sempre alla ricerca di una molecola con carica positiva con cui accoppiarsi. Lasciando la catena di fosfato, queste molecole possono bilanciare la loro carica negativa, creando il tanto desiderato equilibrio.

Così, è necessaria molta energia per mantenere intatta la catena di fosfato caricata negativamente. Tutta quella forza è utile. Perché quando la catena viene spezzata da una forza caricata positivamente, quella grande riserva di energia viene rilasciata all’interno della cellula.

Da dove viene l’ATP?

Per far sì che l’ATP alimenti le cellule, il glucosio deve iniziare lo scambio di energia.

La prima reazione chimica per creare ATP è chiamata glicolisi. Il suo nome significa letteralmente “rompere il glucosio” (glyco = glucosio, lysis = rompere). La glicolisi si affida alle proteine per scindere le molecole di glucosio e creare un composto più piccolo chiamato piruvato.

Ripensate alle forme temporanee che la moneta energetica assume tra il glucosio e l’ATP.

Il piruvato è il prossimo composto principale nelle reazioni di scambio energetico. Una volta che il piruvato è prodotto, viaggia verso un’area specializzata della cellula che si occupa esclusivamente della produzione di energia. Questo luogo è chiamato mitocondri.

Nei mitocondri, il piruvato è convertito in anidride carbonica e in un composto chiamato acetil Coenzima A (o CoA, in breve). L’anidride carbonica prodotta in questa fase viene rilasciata quando si espira. L’acetil CoA avanza nel processo per creare ATP.

La prossima reazione chimica usa l’acetil CoA per creare ulteriore anidride carbonica e una molecola portatrice di energia chiamata Nicotinamide adenina dinucleotide (NADH). Il NADH è un composto speciale. Ricordate come gli opposti si attraggono e i composti con carica negativa vogliono bilanciare la loro energia con una carica positiva? Il NADH è una di quelle molecole caricate negativamente che cercano un partner positivo.

Il NADH gioca un ruolo nella fase finale della creazione dell’ATP. Prima di diventare adenosina trifosfato, inizia come adenosina di-fosfato (ADP). Il NADH aiuta l’ADP a creare un ATP potente.

La carica negativa del NADH accende una proteina speciale che crea l’ATP. Questa proteina agisce come un magnete molto potente che porta l’ADP e una singola molecola di fosfato insieme, formando l’ATP. Ripensate a quanto è forte questo legame chimico. Questa è una grande potenza pronta ad essere scatenata!

Potrebbe anche aiutare pensare all’ATP come ad una batteria ricaricabile. Passa attraverso cicli di alta energia e bassa energia. L’ATP è come una batteria a piena potenza, e l’energia si scarica quando i suoi legami si rompono. Per ricaricare di nuovo la batteria, è necessario creare un nuovo legame.

Siccome il NADH alimenta la proteina che riunisce ADP e fosfato, è come un ingranaggio che fa girare il ciclo di energia. Il NADH ricarica costantemente la batteria dell’ATP in modo che sia pronta per essere usata di nuovo.

Questi legami sono costantemente fatti e rotti. L’energia del cibo viene convertita in energia immagazzinata nell’ATP. Ed è così che le tue cellule hanno il potere di continuare a lavorare per mantenere la tua salute.

Dove avviene la produzione di energia cellulare?

La creazione di ATP avviene nelle cellule del corpo. Il processo inizia quando il glucosio viene digerito nell’intestino. Successivamente, viene assorbito dalle cellule e convertito in piruvato. Poi viaggia verso i mitocondri delle cellule. È qui che viene prodotto l’ATP.

Cosa sono i mitocondri?

Conosciuti come la centrale elettrica della cellula, i mitocondri sono dove si forma l’ATP da ADP e fosfato. Proteine speciali – quelle energizzate dal NADH – sono incorporate nella membrana dei mitocondri. Producono continuamente ATP per alimentare la cellula.

Quanto ATP produce una cellula?

Il numero di cellule nel tuo corpo è impressionante-37,2 trilioni, per essere specifici. E la quantità di ATP prodotta da una tipica cellula è altrettanto sbalorditiva.

In qualsiasi momento, circa un miliardo di molecole di ATP sono disponibili in una singola cellula. Le vostre cellule consumano anche tutto quell’ATP a un ritmo allarmante. Una cellula può svuotare completamente la sua riserva di ATP in soli due minuti!

Tutte le cellule usano ATP?

Non solo tutte le tue cellule lo usano, tutti gli organismi viventi usano ATP come valuta energetica. L’ATP si trova nel citoplasma di tutte le cellule. Il citoplasma è lo spazio al centro della cellula. È riempito con una sostanza chiamata citosol.

Tutti i diversi pezzi di equipaggiamento cellulare (organelli) sono alloggiati nel citoplasma, compresi i mitocondri. Dopo essere stato prodotto, l’ATP lascia i mitocondri per viaggiare in tutta la cellula ed eseguire i compiti assegnati.

Tutti gli alimenti sono convertiti in ATP?

Eventualmente grassi, proteine e carboidrati possono tutti diventare energia cellulare. Il processo non è lo stesso per ogni macronutriente, ma il risultato finale produce energia per la cellula. Solo che non è così semplice e diretto per i grassi e le proteine trasformarsi in ATP.

Gli zuccheri e i carboidrati semplici sono facili. I legami chimici vengono separati per ridurre tutti gli zuccheri della tua dieta in glucosio. E sai già che il glucosio dà il via alla produzione di ATP.

I grassi e le proteine devono essere scomposti in subunità più semplici prima di poter partecipare alla produzione di energia cellulare. I grassi sono convertiti chimicamente in acidi grassi e glicerolo. Le proteine sono ridotte agli aminoacidi, i loro blocchi costitutivi.

Gli aminoacidi, gli acidi grassi e il glicerolo si uniscono al glucosio sulla strada della produzione di ATP. Aiutano a fornire alla cellula altri composti chimici intermedi lungo la strada.

Ci sono nutrienti che mangi che non vengono digeriti o usati per la produzione di ATP, come le fibre. Il tuo corpo non è dotato degli enzimi giusti per scomporre completamente le fibre. Quindi, quel materiale passa attraverso il sistema digestivo e lascia il corpo come rifiuto.

Ma non preoccuparti. Anche senza digerire le fibre, il tuo corpo trabocca di energia perché il cibo che mangi viene convertito in ATP.

Quali nutrienti aiutano a sostenere la produzione di energia cellulare?

Siccome mantenere l’energia cellulare è una parte così critica della salute, molti nutrienti svolgono un ruolo di supporto. Alcuni sono addirittura classificati come nutrienti essenziali. E molti di questi nutrienti saranno parti familiari della vostra dieta sana.

Ecco i principali nutrienti che dovreste cercare per aiutare a sostenere una sana produzione di energia cellulare:

• Vitamina B1 (tiamina)
• Vitamina B2 (riboflavina)
• Vitamina B3 (niacina)
• Vitamina B5 (acido pantotenico
• Vitamina B7 (Biotina)
• Vitamina B12 (Cobalamina)
• Vitamina C (partecipa alle sue attività antiossidanti)
• Vitamina E (partecipa alle sue attività antiossidanti)
• Coenzima Q10
• Acido alfa lipoico
• Rame
• Magnesio
• Manganese
• Fosforo

Il potere dell’ATP

Senza la via della produzione di ATP, il tuo corpo sarebbe pieno di energia che non potrebbe usare. Questo non è un bene per il tuo corpo o per la tua lista di cose da fare. L’ATP è il vettore e la moneta universale dell’energia. Immagazzina tutta l’energia di cui ogni cellula ha bisogno per svolgere i suoi compiti. E come una batteria ricaricabile, una volta che l’ATP è prodotto, può essere utilizzato più e più volte.

La prossima volta che mangi, pensa a tutto il lavoro che il tuo corpo fa per utilizzare quell’energia. Poi mettiti in piedi e usa questa energia cellulare per fare esercizio o per conquistare la tua giornata. E se ti rifornisci di cibo sano, non dovrai preoccuparti di rimanere a corto di ATP a metà della tua giornata impegnativa.

Informazioni sull’autore

Sydney Sprouse è una scrittrice scientifica freelance con sede a Forest Grove, Oregon. Ha conseguito una laurea in biologia umana presso la Utah State University, dove ha lavorato come ricercatore universitario e compagno di scrittura. Sydney è una studentessa di scienze da sempre e il suo obiettivo è quello di tradurre la ricerca scientifica attuale nel modo più efficace possibile. Scrive con particolare interesse per la biologia umana, la salute e la nutrizione.