Adenosina trifosfato

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Introduzione

Adenosina trifosfato o ATP Molecola presente in tutti gli organismi viventi, nei quali rappresenta la principale forma di accumulo di energia immediatamente disponibile.

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Caratteristiche chimiche

L'adenosina trifosfato, o ATP, si forma a partire da un nucleotide, cioè da una molecola formata da una base azotata (l’adenina), da uno zucchero (il ribosio, a 5 atomi di carbonio), e da un gruppo fosforico (-PO₄^-3), chiamato per semplicità -P. Questo nucleotide è l’adenina monofosfato, o AMP; da esso per aggiunta di un secondo gruppo fosforico (ovvero, attraverso una reazione di fosforilazione, che richiede apporto di energia), si forma l’adenina difosfato, o ADP. Con una seconda reazione di fosforilazione, per aggiunta di un terzo gruppo fosforico ed energia, si ottiene l’ATP, che dunque contiene 3 gruppi fosforici. Nella cellula questi nucleotidi si trovano liberi nel citoplasma e possono essere utilizzati secondo necessità.

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I legami ad alta energia dell’ATP

Caratteristica fondamentale dell’ATP e dell’ADP è il fatto che i legami chimici tra i gruppi fosfato sono legami ad alta energia (vedi Energia di legame). Tali legami possono essere scissi per mezzo di una reazione di idrolisi, in cui interviene una molecola di acqua (H₂O); quando si rompe un legame, si distacca un gruppo fosforico (defosforilazione) e si libera una grande quantità di energia, pari a circa 34 kJ per mole di ATP. L'idrolisi dell'ATP avviene a opera di un enzima specifico, denominato ATPasi: ATP → ADP + -P.

L’idrolisi totale porta a: ATP → AMP + -P + -P.

L'ATP può essere convertita in un altro composto molto importante dal punto di vista biologico, chiamato adenosina monofosfato ciclico (AMP ciclico); tale conversione viene effettuata dall’enzima denominato adenilato ciclasi. La molecola di AMP ciclico venne identificata negli anni Cinquanta dal biochimico statunitense Earl Sutherland.

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Importanza biologica dell’ATP

Poiché l’ATP possiede legami chimici altamente energetici e può essere facilmente sintetizzata, fosforilata e defosforilata, è facile comprendere come essa abbia per la cellula la funzione di “magazzino” di energia pronta all’uso. La reazione ATP → ADP interviene praticamente in tutte le reazioni metaboliche e i processi fisiologici che richiedono energia: ad esempio, le reazioni della respirazione cellulare, la trasmissione degli impulsi nervosi, la contrazione muscolare, i trasporti attivi attraverso le membrane plasmatiche, la sintesi delle proteine e la divisione cellulare.

L’ATP è coinvolta inoltre nella sintesi del creatinfosfato, un composto che nei vertebrati ha anch’esso funzione energetica. Molecole di ATP trovano anche un’applicazione terapeutica nel trattamento di varie patologie, come l’infarto, l’insufficienza venosa e l’insufficienza epatica.

Molto recente è la scoperta del ruolo dell’ATP nei complessi meccanismi biochimici che presiedono al gusto, ancora non del tutto chiariti: il nucleotide agirebbe come neurotrasmettitore tra le cellule sensoriali delle gemme gustative e le terminazioni nervose che traducono in impulso nervoso la percezione “chimica” dei sapori, propagando le informazioni al cervello.

L'AMP ciclico ha invece una funzione importante all’interno della cellula come “secondo messaggero”, cioè come “trasportatore” di un segnale chimico proveniente dall’esterno: in particolare, esso “raccoglie” l’informazione degli ormoni proteici che non riescono ad attraversare la membrana cellulare (come l’adrenalina e l'ACTH). Questi ormoni si legano a specifici recettori situati sulla superficie esterna della membrana; il legame attiva l’AMP ciclico che, nel citoplasma, innesca una “cascata” di reazioni chimiche e rende effettivo il “messaggio” ormonale.