All’inizio del capitolo abbiamo visto che una caratteristica degli organismi viventi è quella di acquisire energia dall’ambiente e di trasformarla per le proprie necessità. Negli eucarioti, gli organuli cellulari preposti a queste funzioni sono i mitocondri e i cloroplasti, mentre nei procarioti tali processi avvengono a livello della membrana plasmatica.

Il più importante processo energetico che ha luogo nelle cellule è la respirazione cellulare, una serie di reazioni che ha come composto di partenza il glucosio, una biomolecola che appartiene alla classe degli zuccheri (o carboidrati). La respirazione avviene in tutte le cellule che vivono in ambienti ove sia presente l’ossigeno gassoso e riguarda quindi la totalità delle cellule eucariote e gran parte di quelle procariote:

La fotosintesi clorofilliana è invece il processo che cattura l’energia solare consentendo così alle cellule di sintetizzare le proprie biomolecole come, per esempio, il glucosio. I composti iniziali della fotosintesi sono acqua e diossido di carbonio, mentre quelli finali sono molecole di zucchero e ossigeno.

Gli organismi moderni, e le cellule che li costituiscono, possono soddisfare le proprie esigenze energetiche in due modi. Gli organismi che dipendono da fonti esterne di molecole biologiche, per ricavare sia l’energia sia le molecole che servono come materiale da costruzione, sono chiamati eterotrofi (etero- deriva dalla parola greca che significa «altro» e trophé significa «nutrirsi»). Tutti gli animali e i funghi, come molti organismi unicellulari, sono eterotrofi.

Sono detti invece autotrofi gli organismi «che si nutrono da soli», cioè che non hanno bisogno di molecole biologiche provenienti da fonti esterne per ricavare energia o da usare come materiali da costruzione. Gli autotrofi, infatti, sono in grado di sintetizzare le proprie molecole ricche di energia a partire da sostanze più semplici. Molti autotrofi, tra cui le piante e parecchi tipi di organismi unicellulari, sono fotosintetici poiché la loro fonte di energia per le reazioni di sintesi è la luce solare. Alcuni semplici organismi unicellulari sono invece chemiosintetici: essi catturano l’energia liberata da particolari reazioni chimiche per attivare i loro processi vitali, anche in assenza di luce, come avviene per i batteri che vivono sul fondo degli oceani.