L’ATP (adenosin-trifosfato) è una molecola ad alto contenuto di energia utilizzata da tutti gli organismi viventi per compiere le reazioni chimiche necessarie alla sopravvivenza. Uno spermatozoo per raggiungere l’ovulo e fecondarlo deve muovere la coda ed utilizza come fonte di energia l’ATP. Allo stesso modo il muscolo di un atleta che solleva pesi utilizza ATP. L’energia contenuta nell’ATP è necessaria anche per la trasmissione degli impulsi nervosi, per mantenere costante la temperatura corporea o per riscaldare il corpo se esso è esposto al freddo. Senza ATP non vi sarebbero reazioni chimiche e senza reazioni chimiche la vita non sarebbe possibile.
Cosa è l’ATP?
L'ATP è costituito da una molecola di adenina legata ad uno zucchero a 5 atomi di carbonio (ribosio), cui sono legati tre gruppi fosfato. I legami di questi tre gruppi fosfato sono ad alto contenuto di energia (figura 1).
Figura 1. Produzione di energia a partire dall'ATP. Sotto l'azione dell'enzima ATP-asi, la molecola è scissa in ADP più fosfato più energia.
Nelle reazioni chimiche all’interno dell’organismo i legami sono spezzati grazie all’azione di un enzima chiamato ATP-asi. Questo enzima stacca il terzo (ultimo) gruppo fosfato e trasforma l’adenosina trifosfato in adenosina difosfato (ADP). Dalla rottura di questo legame chimico si liberano circa 7.300 kcal ogni 507 grammi di ATP (1 mole), con una resa pari a 14,4 kcal per ogni grammo. Nella maggior parte dei casi, le reazioni si fermano alla rottura del terzo gruppo fosfato ma, se la richiesta di energia è molto grande e vi è poco ATP disponibile, l’organismo procede a staccare anche il secondo gruppo fosfato, con produzione di ulteriori 7.300 kcal/mole. A questo punto si forma un nuovo composto con un solo gruppo fosfato chiamato adenonosina monofosfato (AMP). Per comprendere quanto sia ricca di energia una molecola di ATP, ricordiamo che basterebbe trasformare 140 g di ATP in ADP per fornire le 2.000 kcal al giorno necessarie al fabbisogno calorico di un uomo adulto.
ATP e contrazione muscolare
Quando il muscolo si contrae brucia ATP. Le scorte di ATP nei muscoli del corpo umano sono molto piccole e si esauriscono entro 10-15 secondi di attività muscolare intensa. Se i muscoli continuano a contrarsi, nuovo ATP deve continuamente essere fornito. La sintesi di nuovo ATP avviene grazie ad un altro composto ad alta energia, la creatina fosfato (o fosfocreatina). L’organismo preferisce avere poco ATP nei muscoli ed avere una sua riserva sotto forma di creatina-fosfato. Il meccanismo chimico che dalla creatina-fosfato porta alla formazione di nuovo ATP, si chiama ciclo della creatina-ATP. Dopo qualche minuto di intensa attività muscolare, anche la creatina-fosfato si esaurisce e quindi anche i depositi di questa sostanza devono essere rimpiazzati. Accade quindi che l’organismo inizia a bruciare prima le scorte di glicogeno e poi, in caso di sport aerobici di lunga durata, le scorte di grasso (se non si introducono zuccheri durante la prestazione).
Da dove proviene l’ATP
La sintesi di nuovo ATP può avvenire a partire dalla combustione di due fonti energetiche:
1) glucosio;
2) grassi di deposito.
E’ raro che l’organismo utilizzi le proteine per produrre energia. Nel primo caso (glucosio), dalla combustione di una molecola di glucosio si producono 38 molecole di ATP. Il meccanismo che dal glucosio porta alla sintesi di ATP inizia con la glicolisi, segue con il ciclo di Krebs e si conclude con la catena respiratoria. Se invece l’organismo usa come combustibile i trigliceridi depositati nel tessuto adiposo, il processo si chiama lipolisi. Da ogni molecola di trigliceride scissa si liberano una molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi, più una enorme quantità di ATP. La quantità di ATP prodotta durante la lipolisi dipende dal tipo di trigliceride utilizzato. Dalla combustione di una molecola di trigliceride dell’acido palmitico, un acido grasso a 16 atomi di carbonio, si generano 384 molecole di ATP.