In biologische systemen wordt het evenwicht gehandhaafd door het bestaan van voedselketens. Elk organisme neemt daarin zijn plaats in en ontvangt organische moleculen voor zijn groei en reproductie. Tegelijkertijd wordt het proces van het splitsen van complexe stoffen in elementaire stoffen die door elke cel kunnen worden geassimileerd, dissimilatie genoemd. In de biologie is dit de basis voor het bestaan van levende organismen samen met assimilatie. Dissimilatie wordt ook wel katabolisme genoemd, een soort splitsend metabolisme.
Stadia van dissimilatie
Dissimilatie is een complex proces waarbij de spijsverteringssystemen van het lichaam betrokken zijn, wat neerkomt op het verkrijgen van voedselcomponenten, hun verwerking en metabolisme in de cel. Een substraat voor dissimilatie in de biologie is elk complex organisch molecuul waarvoor het lichaam de juiste enzymsystemen heeft om af te breken.
De eerste fase van katabolisme is voorbereidend. Het omvat het proces van bewegingtot voedsel en het vangen ervan. Eiwitten, vetten en koolhydraten in de samenstelling van levend of rottend weefsel fungeren als voedselgrondstoffen. De voorbereidende fase van dissimilatie in de biologie is een voorbeeld van het voedingsgedrag en de extracellulaire spijsvertering van een organisme. Daarbij ontvangen eencellige organismen complexe organische grondstoffen, fagocyteren ze en breken ze af tot elementaire componenten.
In meercellige organismen betekent de voorbereidende fase van dissimilatie het proces van verplaatsing naar voedsel, de ontvangst en vertering ervan in het spijsverteringsstelsel, waarna elementaire voedingsstoffen door de bloedsomloop naar de cellen worden vervoerd. Planten hebben ook een voorbereidende fase. Het bestaat uit de absorptie van vervalproducten van organisch materiaal, die later door transportsystemen worden afgeleverd op de plaats van intracellulaire dissimilatie. In de biologie betekent dit dat voor de groei en reproductie van planten een substraat nodig is, waarvan de vernietiging wordt uitgevoerd door lage organismen, zoals rottende bacteriën.
Anaërobe dissimilatie
De tweede fase van dissimilatie wordt zuurstofvrij genoemd, dat wil zeggen anaëroob. Het gaat meer om koolhydraten en vetten, omdat aminozuren niet worden gemetaboliseerd, maar naar de plaats van biosynthese worden gestuurd. Eiwitmacromoleculen worden daaruit opgebouwd en daarom is het gebruik van aminozuren een voorbeeld van assimilatie, dat wil zeggen synthese. Dissimilatie is (in de biologie) de afbraak van organische moleculen waarbij energie vrijkomt. Tegelijkertijd zijn bijna alle organismen in staat om glucose te metaboliseren, een universele monosacharide dieis de belangrijkste energiebron voor alle levende wezens.
Tijdens anaërobe glycolyse worden 2 ATP-moleculen gesynthetiseerd, die energie opslaan in macro-erge bindingen. Dit proces is inefficiënt en vereist daarom een grote consumptie van glucose met de vorming van veel metabolieten: pyruvaat of melkzuur in sommige organismen - ethylalcohol. Deze stoffen zullen worden gebruikt in de derde fase van dissimilatie, maar ethanol zal door het lichaam worden gebruikt zonder energievoordelen om bedwelming te voorkomen. Tegelijkertijd kunnen vetzuren, als producten van vetafbraak, niet worden gemetaboliseerd door obligate anaëroben, omdat ze aerobe splitsingsroutes vereisen waarbij acetyl-co-enzym-A betrokken is.
Aerobe dissimilatie
Zuurstofdissimilatie in de biologie is aerobe glycolyse, een proces van glucoseafbraak met een hoge energieopbrengst. Het zijn 36 ATP-moleculen, wat 18 keer efficiënter is dan anoxische glycolyse. In het menselijk lichaam zijn er twee stadia van glycolyse en daarom is de totale energieopbrengst tijdens het metabolisme van één glucosemolecuul al 38 ATP-moleculen. 2 moleculen worden gevormd in het stadium van zuurstofvrije glycolyse en nog eens 36 tijdens aerobe oxidatie in mitochondriën. Tegelijkertijd kan de consumptie van metabolieten in sommige cellen onder omstandigheden van zuurstoftekort, wat wordt waargenomen bij hart- en vaatziekten, alleen langs het zuurstofvrije pad gaan.
Metabolisme van aeroben en anaëroben
Dissimilatie in anaërobe enaerobe organismen is vergelijkbaar. In geen geval kunnen anaëroben echter deelnemen aan aerobe oxidatie. Dit betekent dat ze geen derde fase van dissimilatie kunnen hebben. Organismen die enzymsystemen hebben voor zuurstofbinding, bijvoorbeeld cytochroomoxidase, zijn in staat tot aerobe oxidatie en daarom ontvangen ze tijdens het metabolisme efficiënter energie. Daarom is zuurstofdissimilatie in de biologie een voorbeeld van de meest efficiënte metabole route voor de afbraak van glucose, waardoor warmbloedige organismen met een ontwikkeld zenuwstelsel konden ontstaan. Tegelijkertijd hebben zenuwcellen geen enzymen die verantwoordelijk zijn voor de afbraak van andere metabolieten, daarom kunnen ze alleen glucose afbreken.
