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Fermentazione e respirazione

L’ATP o adenosintrifosfato è una complessa molecola formata da un composto azotato chiamato adenina, da uno zucchero a cinque atomi di carbonio detto ribosio e da tre gruppi fosforici. I gruppi fosforici erano presenti nella crosta terrestre sottoforma di fosfati, cioè sali presenti nelle rocce che le acque calde della Terra primordiale avrebbero potuto sciogliere e portare al mare. L’adenina e il ribosio invece si sarebbero formati spontaneamente e di questo abbiamo una prova sperimentale. Nel 1960 il biochimico americano Juan Oro fece reagire acido cianidrico (uno dei prodotti dell’esperimento di Miller) con ammoniaca e ottenne appunto l’adenina. In un ulteriore esperimento il biochimico aggiunse formaldeide, un composto usato come disinfettante e chiamato anche formalina, ottenendo proprio il ribosio. Come già accennato prima, l’ATP ha tre gruppi fosforici, due dei quali quando vengono staccati, liberano grandi quantità di energia. Per questo motivo i legami terminali dei gruppi fosforici sono chiamati legami ad “alta energia”. Quando uno dei gruppi fosforici si stacca dall’ATP, quello che rimane viene detto ADP (adenosindifosfato) perché ha solo due gruppi fosforici. Grazie ad un particolare enzima un gruppo fosforico può passare da una molecola di ATP ad una di glucosio formando il glucosio-fosfato e ADP. L’ADP per tornare ad essere una molecola attiva deve trasformarsi di nuovo in ATP. Attualmente la trasformazione di ADP in ATP avviene attraverso reazioni chimiche che liberano energia. Se queste reazioni avvengono in assenza di ossigeno si chiamano fermentazioni, in presenza di ossigeno, invece, respirazioni. Nell’atmosfera primitiva, però, non c’era ossigeno e quindi si può dedurre che negli eterotrofi primitivi avvenisse qualcosa di simile all’attuale fermentazione. Le fermentazioni oggi avvengono in molti organismi unicellulari ma anche in molti organismi complessi, uomo compreso, e consentono alle cellule di sopravvivere, anche se solo per poco, in assenza di ossigeno. La più conosciuta reazione di fermentazione è quella che trasforma il succo d’uva in vino, cioè dal punto di vista chimico, una soluzione dolce per la presenza di glucosio come il succo di uva diventa una soluzione acquosa di alcol etilico, il vino. L’energia prodotta in questa trasformazione viene in gran parte immagazzinata nei legami fosforici dell’ATP. La trasformazione del glucosio in alcol etilico sprigiona anidride carbonica, che nell’atmosfera di quei tempi era molto scarsa, ma diventerà fondamentale per la successiva evoluzione del metabolismo. Gli organismi primitivi anaerobi si servivano per i processi vitali di glucosio e altre sostanze organiche semplici che si trovavano facilmente nelle acque di quel tempo, immagazzinando l’energia prodotta in ATP.