Дисиміляція в біології позначає процес, зворотний асиміляції. Іншими словами, це етап обміну речовин в організмі, на якому відбувається руйнування складних органічних сполук з отриманням більш простих. Існує кілька різних визначень поняття дисиміляція. Вікіпедія трактує цей термін як втрату специфічності складних речовин і руйнування складних органічних сполук до більш простих. Синонімом цього поняття є катаболізм.
В обміні речовин в живій клітині центральне місце займають складні реакції дисиміляції - дихання, бродіння, гліколіз. Результатом цих біологічних процесів є вивільнення енергії, яка укладена в складних молекулах. Ця енергія частково трансформується в енергію аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Кінцевими продуктами дисиміляції у всіх живих клітинах є вуглекислий газ, аміак і вода. Рослинні клітини отримали можливість частково використовувати ці речовини для асиміляції. Тварини організми виводять ці продукти розпаду назовні.
Це цікаво: енергетичний і пластичний обмін - процеси в клітці.
види
За характером участі кисневих молекул в реакціях катаболізму все організми прийнято поділяти на аеробні, тобто протікають за участю кисню, і анаеробні (безкисневі).
Анаероби здійснюють процеси енергетичного обміну шляхом бродіння, а аеробні - шляхом дихання.
бродіння
Бродінням називається сукупність реакцій розпаду органічних молекул до більш простих сполук, при яких відбувається виділення енергії і синтез молекул АТФ. Серед інших способів отримання енергії бродіння вважається самим малоефективним: з 1 моль глюкози при молочнокислом бродінні виходить 2 моль АТФ.
Найбільш широко в природі поширені два види бродіння:
Молочнокисле - включає в себе процес анаеробного розпаду глюкози з утворенням молочної кислоти. Подібний вид бродіння характерний для молочнокислих бактерій-саме вони відповідальні за скисання молока. У більш широкому сенсі процес молочнокислого бродіння є одним з етапів процесу дихання у переважної більшості аеробних організмів, включаючи і людини; - Спиртове бродіння є процесом анаеробного розпаду глюкози і супроводжується утворенням вуглекислого газу і етилового спирту. У процесі цієї реакції виділяється певна кількість енергії, яке витрачається на синтез молекули АТФ. Спиртове бродіння найбільш характерно для плодів та інших частин рослини, що знаходяться в анаеробних умовах.
дихання
Дихання в контексті розкривається питання має більш широке значення, ніж звичний процес газообміну. В цьому випадку під подихом слід розуміти різновид дисиміляції, яка реалізується в середовищі, що містить молекули кисню.
Процес дихання включає в себе дві частини:
- Процес газообміну в дихальній системі багатоклітинних організмів і в тканинах;
- Послідовність біохімічних реакцій окислення, яким піддаються органічні сполуки. В результаті таких процесів утворюються вода, аміак і вуглекислий газ. Можливе утворення деяких інших простих сполук - сірководню, неорганічних фосфорних сполук та ін.
Для більшості людей звичною є більш вузької трактування процесу дихання як газообміну.
Етапи і їх характеристика
Процес дисиміляції в живих клітинах складається з декількох етапів. Слід зауважити, що в різних організмах ці етапи можуть протікати по-різному.
У аеробних організмів процес катаболізму включає в себе три основних етапи. Кожен етап протікає за участю спеціальних ферментативних систем.
Початковий етап або підготовчий. У багатоклітинних організмів він здійснюється в порожнині травного тракту. У процесі беруть безпосередню участь травні ферменти. У одноклітинних організмів цей етап протікає за участю лізосомальних ферментів. На підготовчому етапі відбувається розщеплення протеїнів до амінокислот. Жири розпадаються до жирних кислот і гліцерину. Полісахариди розщеплюються на цьому етапі до моносахаридів, а нуклеїнові кислоти - до нуклеотидів . У біології такий процес прийнято називати травним; - Другий етап катаболізму - гліколіз або безкисневому. Цей етап являє собою початкову стадію розпаду молекул глюкози і накопичення енергії у вигляді молекул аденозинтрифосфорної кислоти. Гліколіз протікає в клітинній цитоплазмі. У цей час спостерігається послідовність хімічних реакцій: одна молекула глюкози перетворюється в дві молекули піровиноградної кислоти (або пірувату) і дві молекули АТФ. Частина вивільнилися енергії запасається у вигляді АТФ, інша розсіюється у вигляді тепла. В умовах нестачі кисню в клітинах рослин і дріжджових грибків молекули пірувату розщеплюються на вуглекислий газ і етанол (спиртове бродіння);
- Кисневий етап катаболізму складається, в свою чергу, з двох послідовних фаз - циклу Кребса і окисного фосфорилювання. Розглянемо, який етап дисиміляції називають кисневим. Тут відбувається остаточне розщеплення пірувату до найпростіших складових частин - води і вуглекислого газу. В ході окислення пірувату утворюється всього 36 молекул АТФ. З них 34 молекули утворюються в результаті ланцюга реакцій циклу Кребса і решту 2 - в результаті окисного фосфорилювання. Еволюційно кисневий етап виник після того як в земній атмосфері накопичилася достатня кількість молекул кисню і з'явилися організми з аеробних типом обміну.
В результаті реакцій дисиміляції виходить енергія, яка в подальшому використовується організмом для пластичного обміну.
Процеси окисного фосфорилювання відбуваються на внутрішніх мітохондріальних мембранах. У цих мембранах є вбудовані молекули-переносники. Їх функцією є доставка електронів до атомів кисню. Частина енергії в ході цієї реакції розсіюється у вигляді тепла.
В результаті реакцій гліколізу виробляється мала кількість енергії, якого недостатньо для здійснення життєдіяльності організмів з аеробних типом обміну речовин. Саме це є причиною, чому при нестачі кисню в м'язових клітинах утворюється молочна кислота. Ця речовина накопичується у вигляді лактату і викликає біль у м'язах.
