L'adenosina difosfato e l'adenosina trifosfato sono molecole organiche, note come nucleotidi, presenti in tutte le cellule vegetali e animali. L'ADP viene convertito in ATP per l'accumulo di energia mediante l'aggiunta di un gruppo fosfato ad alta energia. La conversione avviene nella sostanza tra la membrana cellulare e il nucleo, noto come citoplasma, o in speciali strutture produttrici di energia chiamate mitocondri.
Equazione chimica
La conversione di ADP in ATP può essere scritto come ADP + Pi + energia → ATP o, in inglese, adenosina difosfato più fosfato inorganico più energia dà trifosfato di adenosina. L'energia è immagazzinata nella molecola di ATP nei legami covalenti tra il gruppo fosfato, in particolare nel legame tra il secondo e il terzo gruppo di fosfati, noto come legame pirofosfato.
Fosforilazione Chemiosmotica
La conversione di ADP a ATP nelle membrane interne dei mitocondri è tecnicamente noto come fosforilazione chemiosmotica. Le sacche membranose sulle pareti dei mitocondri contengono circa 10.000 catene di enzimi, che ricavano energia dalle molecole del cibo o dalla fotosintesi - la sintesi di molecole organiche complesse da anidride carbonica, acqua e sali inorganici - nelle piante, attraverso il cosiddetto trasporto di elettroni chain.
ATP Synthase
L'ossidazione cellulare in un ciclo di reazioni metaboliche catalizzate da enzimi, noto come il ciclo di Krebs, crea un accumulo di particelle cariche negativamente chiamate elettroni, che spinge positivamente cariche ioni idrogeno, o protoni, attraverso la membrana mitocondriale interna nella camera interna. L'energia rilasciata dal potenziale elettrico attraverso la membrana fa sì che un enzima, noto come ATP sintasi, si attacchi all'ADP. L'ATP sintetasi è un enorme complesso molecolare e la sua funzione è quella di catalizzare l'aggiunta di un terzo gruppo di fosforo per formare l'ATP. Un singolo complesso di ATP sintasi può generare oltre 100 molecole di ATP ogni secondo.
Batteria ricaricabile
Le cellule viventi usano l'ATP come se fosse una batteria ricaricabile. La conversione di ADP in ATP aggiunge potenza, mentre quasi tutti gli altri processi cellulari implicano la rottura dell'ATP e tendono a scaricare energia. Nel corpo umano, una tipica molecola di ATP entra nei mitocondri per ricaricarla come ADP migliaia di volte al giorno, in modo tale che la concentrazione di ATP in una tipica cellula sia circa 10 volte superiore a quella di ADP. I muscoli scheletrici richiedono grandi quantità di energia per il lavoro meccanico, quindi le cellule muscolari contengono più mitocondri rispetto alle cellule di altri tipi di tessuto.
