Дисиміляція в біології — це приклад катаболізму в харчових ланцюгах

У біологічних системах баланс зберігається через існування харчових ланцюгів. Кожен організм займає в них своє місце, отримуючи органічні молекули для свого зростання і розмноження. При цьому процес розщеплення складних речовин до елементарних, які можна засвоїти будь-якій клітині, називається дисиміляцією. У біології це основа існування живих організмів поряд з асиміляцією. Дисиміляція також називається катаболізмом, видом розщеплюючого метаболізму.

Етапи дисміляції

Дисиміляцією називається комплексний процес за участю травних систем організму, який зводиться до отримання харчових компонентів, їх обробки та метаболізму в клітці. Субстрат для дисиміляції в біології — це будь-яка складна органічна молекула, для розщеплення якої у організму є відповідні ферментні системи.

Першим етапом катаболізму є підготовчий. Він включає процес руху до їжі та її захоплення. Як харчову сировину виступають білки, жири та вуглеводи у складі живих або тканин, що розкладаються. Підготовчий етап дисиміляції в біології — це приклад харчової поведінки організму і позаклітинного травлення. Під час нього одноклітинні організми отримують складну органічну сировину, фагоцитують її і розщеплюють до елементарних складових.

У багатоклітинних організмах підготовчий етап дисиміляції означає процес руху до їжі, її отримання та перетравлення в травній системі, після чого елементарні поживні речовини розносяться системою кровообігу до клітин. У рослин також є підготовчий етап. Він полягає у всмоктуванні продуктів гниття органіки, які пізніше транспортними системами доставляються до місця внутрішньоклітинної дисиміляції. У біології це означає, що для зростання і розмноження рослин потрібен субстрат, руйнуванням якого займаються низькоорганізовані організми, наприклад бактерії гниття.

Анаеробна дисиміляція

Другим етапом дисиміляції називається безкислородний, тобто анаеробний. Він більшою мірою стосується вуглеводів і жирів, тому що амінокислоти не метаболізуються, а прямують до місця біосинтезу. З них будуються макромолекули білків, а тому використання амінокислот — це приклад асиміляції, тобто синтезу. Дисиміляція — це (в біології) розпад органічних молекул з виділенням енергії. При цьому практично всі організми здатні метаболізувати глюкозу — універсальний моносахарид, який є головним джерелом енергії для всього живого.

В ході анаеробного гліколізу синтезується 2 молекули АТФ, які запасають енергію в макроергічних зв’язках. Цей процес малоефективний, а тому вимагає великої витрати глюкози з утворенням безлічі метаболітів: пірувата, або молочної кислоти, у деяких організмів — етилового спирту. Дані речовини будуть використані в третьому етапі дисиміляції, але етанол буде утилізований організмом без енергетичної вигоди для запобігання інтоксикації. При цьому жирні кислоти як продукти розщеплення жирів не можуть метаболізуватися облігатними анаеробами, оскільки вимагають аеробних шляхів розщеплення за участю ацетил-коферменту-А.

Аеробна дисиміляція

Киснева дисиміляція в біології — це аеробний гліколіз, процес розщеплення глюкози з високим енергетичним виходом. Він становить 36 молекул АТФ, що в 18 разів більш ефективно, ніж безкислородний гліколіз. В організмі людини проходять два етапи гліколізу, а тому загальний енергетичний вихід при метаболізмі однієї молекули глюкози становить вже 38 молекул АТФ. 2 молекули утворюються на етапі безкислородного гліколізу, а ще 36 при аеробному окисленні в мітохондріях. При цьому в деяких клітинах в умовах дефіциту кисню, що спостерігається при ішемічній хворобі, витрата метаболітів може йти тільки по безкислородному шляху.

Метаболізм аеробів та анаеробів

Дисиміляція в анаеробних і аеробних організмів схожа. Однак анаероби ні за яких обставин не можуть брати участь в аеробному окисленні. Це означає, що у них не може бути третього етапу дисиміляції. Організми, які мають ферментні системи для зв’язування кисню, наприклад, цитохромоксидазу, здатні до аеробного окислення, а тому в ході метаболізму вони ефективніше отримують енергію. Тому киснева дисиміляція в біології — це приклад найбільш ефективного метаболічного шляху розщеплення глюкози, що дозволило з’явитися теплокровним організмам з розвиненою нервовою системою. При цьому нервові клітини не мають ферментів, відповідальних за розщеплення інших метаболітів, тому здатні розщеплювати тільки глюкозу.