Di Kevin Beck, aggiornato il 30 agosto 2022
Le cellule sono gli elementi costitutivi della vita e negli organismi complessi sono altamente specializzate. All’interno di queste cellule, gli organelli svolgono compiti essenziali che mantengono le condizioni cellulari ottimali per la sopravvivenza. Tra questi, due organelli, i mitocondri e i cloroplasti, fungono da centrali elettriche della cellula, convertendo i nutrienti in energia utilizzabile.
I procarioti, come batteri e archaea, sono tipicamente organismi unicellulari che si affidano quasi esclusivamente alla glicolisi, un percorso di produzione di energia che avviene nel citoplasma. Gli eucarioti, d'altro canto, possiedono organelli legati alla membrana che dividono il travaglio tra vari processi metabolici. Mentre entrambi i tipi di cellule contengono DNA, una membrana plasmatica, citoplasma e ribosomi, le cellule eucariotiche aggiungono organelli come mitocondri e cloroplasti per soddisfare le complesse richieste energetiche.
Sia i mitocondri che i cloroplasti portano con sé il proprio DNA circolare, un segno distintivo del loro passato evolutivo come batteri indipendenti. Secondo la teoria endosimbiotica, questi batteri furono fagocitati dai primi eucarioti e mantennero le loro capacità metaboliche, dando origine alla moderna cellula eucariotica.
Le piante generano glucosio attraverso la fotosintesi, un processo in due fasi che avviene nei cloroplasti. Questi organelli ospitano la clorofilla, il pigmento che conferisce alle piante il colore verde, all'interno delle membrane tilacoidi. L’energia luminosa viene sfruttata per produrre ATP e NADPH, che vengono poi utilizzati per sintetizzare il glucosio dall’anidride carbonica e dall’acqua. Il glucosio risultante fornisce energia alla cellula e, in definitiva, agli organismi che consumano materiale vegetale.
Sia nelle piante che negli animali, i mitocondri eseguono la respirazione aerobica, ovvero la scomposizione del glucosio per rilasciare ATP. Il piruvato, il prodotto finale della glicolisi, viene trasportato nella matrice mitocondriale, convertito in acetil‑CoA e immesso nel ciclo di Krebs. Gli elettroni del ciclo di Krebs viaggiano quindi attraverso la catena di trasporto degli elettroni sulla membrana mitocondriale interna, guidando la sintesi di 34-36 molecole di ATP per glucosio, oltre ai due ATP generati dalla glicolisi.
Questi organelli illustrano come la produzione di energia cellulare si è evoluta per soddisfare le esigenze di forme di vita sempre più complesse.
