Диссимиляция в биологии: суть явления и последствия
Диссимиляция представляет собой процесс постепенного расщепления сложных органических соединений, поступающих в клетки живых организмов, с выделением энергии. Этот процесс неразрывно связан с ассимиляцией – синтезом сложных органических веществ из более простых.
Соотношение интенсивности диссимиляции и ассимиляции в живых клетках определяет основные жизненные процессы: рост, развитие, обновление клеток и тканей. При преобладании ассимиляции происходит накопление органического вещества, при преобладании диссимиляции – его распад.
Различия в типах диссимиляции
Существует два основных типа диссимиляции - аэробная и анаэробная. Они различаются по наличию кислорода в процессе и количеству получаемой энергии.
- При аэробной диссимиляции используется молекулярный кислород, поступающий в клетку извне. Этот процесс максимально эффективен, так как позволяет полностью окислить субстрат до CO2 и H2O и получить больше всего энергии в виде АТФ.
- Анаэробная диссимиляция протекает без участия свободного кислорода, посредством разных типов брожения. Продукты брожения - органические соединения, поэтому часть энергии в них остается неиспользованной.
Также различают этапы аэробной и анаэробной диссимиляции. У аэробов выделяют три этапа: подготовительный, бескислородный и собственно кислородный. Анаэробная диссимиляция включает только подготовительный и бескислородный этапы.
Этапы диссимиляции у аэробов
Диссимиляция у аэробных организмов, использующих молекулярный кислород, протекает в три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный.
На подготовительном этапе сложные органические соединения, полученные с пищей, расщепляются до более простых. Диссимиляция в биологии на этом этапе осуществляется пищеварительными ферментами у многоклеточных или ферментами лизосом у одноклеточных. В результате образуются аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды.
Следующий, бескислородный этап - это гликолиз, протекающий в цитоплазме клеток. При диссимиляции в биологии на этом этапе глюкоза постепенно расщепляется и окисляется с образованием пировиноградной кислоты. Часть высвободившейся энергии запасается в виде 2 молекул АТФ.
На третьем, кислородном этапе энергия окисления запасается в виде 34 молекул АТФ. Он состоит из двух процессов:
- Цикла Кребса, где пируват окисляется в митохондриях до СО2 и Н2О с образованием 34 АТФ.
- Окислительного фосфорилирования с образованием еще 2 АТФ при участии переносчиков электронов.
Ассимиляция и диссимиляция в клетке
Диссимиляция в биологии неразрывно связана с процессом ассимиляции. Их соотношение определяет физиологическое состояние клетки и организма в целом.
При активном росте и развитии преобладает ассимиляция - синтез органических веществ, рост тканей и клеток, увеличение массы. Диссимиляция в биологии отходит на второй план.
В периоды голодания, стресса или болезни активируется диссимиляция в биологии для получения энергии из внутренних резервов. Расщепление и обновление белков может достигать 50% в сутки. Ассимиляция при этом подавлена.
Также важно соотношение ассимиляции и диссимиляции при фотосинтезе у растений. На световой стадии фотосинтеза преобладает ассимиляция - создание органики из неорганики. А в темновой стадии активируется диссимиляция в биологии - цикл Кальвина по превращению СО2 в глюкозу.
Значение диссимиляции для организма
Диссимиляция в биологии - это фундаментальный процесс, обеспечивающий организм энергией. Без него невозможны обмен веществ, поддержание гомеостаза и все проявления жизнедеятельности.
Основная роль диссимиляции в биологии - генерирование АТФ, универсального аккумулятора энергии в клетке. АТФ образуется в ходе гликолиза, цикла Кребса, окислительного фосфорилирования. Затем она расходуется на активный транспорт веществ, синтез белков, движения и другие энергозатратные процессы.
Вторая важная функция диссимиляции в биологии - поддержание пластического обмена за счет ассимиляции. Продукты полного расщепления белков, жиров и углеводов в ходе диссимиляции используются для ресинтеза собственных полимеров организма или откладываются про запас.
Нарушения диссимиляции в биологии могут привести к метаболичесим заболеваниям - диабету, ожирению, подагре. Также страдает работа нервной, сердечной и других систем. Поэтому поддержание эффективной диссимиляции критически важно для здоровья.