В чем заключается процесс диссимиляции
Ассимиляция и диссимиляция: обмен веществ и его типы, формы поступления энергии в живые организмы, этапы энергетического обмена
Ассимиляция и диссимиляция
Обмен веществ и его типы
Процесс обмена веществ и энергии, происходящий в живых организмах — это метаболизм.
За счет метаболизма сохраняется постоянство внутренней среды организма во внешних условиях, которые постоянно меняются. Это постоянство получило название гомеостаз.
Обмен веществ — это два взаимосвязанных и взаимопротивоположных процесса: диссимиляция и ассимиляция.
Первый процесс — диссимиляция. Это энергетический обмен, в ходе которого органические вещества расщепляются, а выделенная энергия используется для синтеза молекул АТФ.
Второй процесс — это ассимиляция в биологии. Ассимиляция — это процесс или энергетический обмен, в ходе которого энергия АТФ применяется для синтеза собственных соединений, необходимых организму.
Принципиальное различие между ними заключается в том, что в первом случае энергия высвобождается (в результате распада органических веществ получается CO₂, H₂O, АТФ), а при ассимиляции (в биологии) энергия затрачивается (так происходит синтез углеводов, жиров, белков, ДНК, РНК, АТФ и др).
Примеры процессов диссимиляции в биологии — дыхание, брожение, гликолиз. Примеры процессов ассимиляции в биологии — фотосинтез, биосинтез белков, углеводов.
Процессы диссимиляции в биологии еще называют катаболизмом и энергетическим обменом. Процессы ассимиляции в биологии также называют анаболизмом и пластическим обменом.
Одно и то же понятие называется по-разному по одной просто причине: реакции обмена веществ изучались учеными различных специальностей:
Интересно, что все названия закрепились в научном дискурсе и активно используются. Это объясняет, к примеру, почему ассимиляция называется пластическим обменом. Поэтому ассимиляция в биологии это и анаболизм, а диссимиляция в биологии — это еще и катаболизм.
Формы поступления энергии в живые организмы
Солнце — основной источник энергии для всех живых существ на планете. С его помощью живые организмы удовлетворяют свои энергетические потребности.
Есть организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических — это автотрофы. Все автотрофы можно поделить на 2 группы:
Живым организмам нужна энергия для разнообразных процессов: химических, тепловых, электрических и механических.
Этапы энергетического обмена
Энергетический обмен в биологии состоит из нескольких последовательных этапов. Ниже рассмотрим основные этапы обмена веществ, и какие процессы происходят на этапах энергетического обмена.
Первый этап энергетического обмена в клетке — подготовительный.
Подготовительный этап энергетического обмена — это этап, на котором происходит расщепление макромолекул до мономеров под воздействием ферментов. Реакции сопровождаются выделением небольшого количество энергии, рассеиваемой в виде тепла.
Далее следует второй этап энергетического обмена — бескислородный этап энергетического обмена, который происходит в клетках. Образованные на предыдущем этапе мономеры (глюкоза, глицерин и др) расщепляются дальше без доступа кислорода. На этом этапе наиболее важным является расщепление молекулы глюкозы на молекулы пировиноградной или молочной кислоты, которое сопровождается образованием двух молекул АТФ.
Уравнение выглядит следующим образом:
Это реакция гликолиза, в ходе которой происходит выделение примерно 200 кДж энергии. Но она не вся трансформируется в тепло. Часть этой энергии идет на синтез двух фосфатных связей в молекулах АТФ, богатых на энергию (макроэргических).
В ходе спиртового брожения происходит расщепление и глюкозы.
Помимо спиртового есть еще и следующие виды бескислородного брожения — маслянокислое и молочнокислое.
Следующий этап энергетического обмена веществ — кислородный этап энергетического обмена. На кислородном этапе происходит окисление образованных на предыдущем этапе соединений до конечных продуктов реакции — воды и углекислого газа.
В 1937 году английский биохимик Адольф Кребс описал последовательность превращений органических кислоты в матриксе митохондрий. Совокупность этих реакций получила название цикла Кребса.
Образованные в ходе анаэробного процесса молекулы молочной или пировиноградной кислоты в результате полного окисления до углекислого газа и воды выделяют 2800 кДж энергии. Такого количество энергии достаточно для синтеза 36 молекул АТФ. Это в 18 раз больше, чем на предыдущем этапе.
Суммарное уравнение кислородного этапа можно представить следующим образом:
Суммарное же уравнение энергетического обмена имеет вид:
Завершающей стадий этапов энергетического обмена является выведение из организма продуктов метаболизма.
Мы рассмотрели, что такое энергетический обмен, изучили кратко энергетический обмен и этапы обмена веществ.
Диссимиляция
Термин « анаэробы » ввел Луи Пастер, открывший в 1861 году бактерии маслянокислого брожения. Анаэробное дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов при использовании в качестве конечного акцептора электронов не кислорода, а других веществ (например, нитратов) и относится к процессам энергетического обмена (катаболизм, диссимиляция), которые характеризуются окислением углеводов, липидов и аминокислот до низкомолекулярных соединений.
Помимо этого анаэробное окисление глюкозы играет важную роль в работе поперечно-полосатой мускулатуры животных и человека (особенно в состоянии тканевой гипоксии). Иными словами, человек – тоже частичный анаэроб!
Анаэробы — организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путём субстратного фосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование.
Пример анаэробной диссимиляции – брожение, то есть бескислородное ферментативное расщеп-ление органических веществ с образованием более простых органических веществ и выделением энергии. Например:
молочнокислое брожение: C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
спиртовое брожение: C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ → 2С2Н5ОН + 2АТФ + 2СО2
В первом случае получается молочная кислота С3Н6О3, во втором – спирт С2Н5ОН.
Образующиеся при брожении вещества являются органическими и, следовательно, содержат еще много энергии. Видов анаэробного обмена очень много – есть бактерии, использующие энергию серных, азотных, углеродных соединений и т.д.
В клетках дрожжей и растений (при недостатке кислорода) пируват распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением.
Энергии, накопленной при гликолизе, слишком мало для организмов, использующих кислород для своего дыхания. Вот почему в мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода образуется молочная кислота (С3Н6O3), которая накапливается в виде лактата, это проявляется болью в мышцах.
Суммарная реакция энергетического обмена:
С6Н12O6 + 6O2 → 6СO2 + 6Н2O + 38АТФ (2гликолиз+34цКребса+2окисл.фосф).
Энергетический обмен
Обмен веществ
Энергетический обмен
Возможно три этапа диссимиляции: подготовительный, анаэробный и аэробный. Среда обитания определяет количество этапов диссимиляции. Их может быть три, если организм обитает в кислородной среде, и два, если речь идет об организме, обитающем в бескислородной среде (к примеру, в кишечнике).
Подготовительный этап осуществляется ферментами в ЖКТ. В результате действия ферментов сложные вещества превращаются в более простые: полимеры распадаются на мономеры. Это сопровождается разрывом химических связей и выделением энергии, большая часть которой рассеивается в виде тепла.
Этот этап является последним для организмов-анаэробов, обитающих в условиях, где кислород отсутствует. На этапе гликолиза происходит расщепление молекулы глюкозы: образуется 2 молекулы АТФ и 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК). Происходит данный этап в цитоплазме клеток.
Таким образом, суммарно с одной молекулы глюкозы можно получить 38 АТФ (гликолиз + кислородный этап).
Кислородный этап протекает на кристах митохондрий (складках, выпячиваниях внутренней мембраны), где наибольшая концентрация окислительных ферментов. Главную роль в этом процессе играет так называемый цикл Кребса, который подробно изучает биохимия.
Пластический обмен
АТФ является универсальным источником энергии в клетке: энергия макроэргических связей АТФ используется для реакций пластического обмена (ассимиляции), протекающих с затратой энергии: синтеза белка на рибосоме (трансляции), удвоению ДНК (репликации) и т.д.
В результате пластического обмена в нашем организме происходит синтез белков, жиров и углеводов.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Этапы диссимиляции: что это такое в биологии
Обмен веществ, или метаболизм, включает два взаимосвязанных процесса – диссимиляцию и ассимиляцию. Диссимиляция в биологии – это реакции расщепления или окисления органических соединений, сопровождающиеся выделением энергии. Также ее называют катаболизмом, или энергетическим обменом.
Общее описание
Википедия определяет диссимиляцию как метаболическую деградацию органических веществ до более примитивных с образованием энергии. В общем смысле катаболизм – это совокупность окислительно-восстановительных реакций, направленных на разрушение сложных соединений.
Биологическая роль расщепления – получение энергии. Может распадаться поступившая извне пища или запасы внутри организма. Полисахариды, накопленные в форме гликогена, и жиры начинают расщепляться при отсутствии пищи. Поэтому катаболизм называют энергетическим обменом.
Это интересно! Уроки биологии: что такое фотосинтез
Стадии
Этапы диссимиляции могут происходить в присутствии или в отсутствии кислорода.
В связи с этим выделяют два типа живых организмов:
К анаэробам относится большинство бактерий, многие из которых используются человеком в пищевой промышленности. Анаэробы получают энергию благодаря брожению.
В природе чаще всего встречается два типа брожения:
Это интересно! Из чего состоит нуклеотид и что это такое
При взаимодействии соединений с кислородом происходит окисление или внутреннее дыхание.
Процесс диссимиляции в этом случае включает три стадии:
В итоге полного распада веществ при брожении и окислении образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), являющиеся универсальным «топливом», а также побочные продукты – углекислый газ и вода. У человека вода выводится через почки и кожу, СО2 высвобождается через легкие в процессе внешнего дыхания.
На заметку! Часть АТФ высвобождается как тепло, часть участвует в дальнейшей ассимиляции – пластическом обмене, при котором синтезируются сложные специфичные для конкретного организма вещества.
Этапы энергетического обмена
Подготовительный
Процесс биологической диссимиляции начинается в пищеварительном тракте. Пища попадает в ротовую полость и начинает перевариваться. С помощью ферментов, находящихся в слюне, расщепляется крахмал. Затем обработанная пища попадает в желудок и двенадцатиперстную кишку, где продолжается распад при взаимодействии с ферментами и водой (гидролиз).
Каждое вещество распадается по-своему. В таблице приведен общий процесс катаболизма органических соединений.
Это интересно! Каково значение гомеостаза и что это такое
| Вещество | Где происходит | Что происходит |
| Белки | В желудке | Распадаются до аминокислот, которые сразу встраиваются в процесс анаболизма, или ассимиляции. Из них синтезируются сложные белки, ферменты, гормоны и т.д. |
| Жиры | В клетках печени | Разлагаются до жирных кислот и глицерина. Кислоты, взаимодействуя с коферментом А, образуют ацил-КоА. Окисляясь, он формирует ацетил-КоА. Это соединение встраивается в клеточное дыхание на стадии цикла Кребса при отсутствии пирувата. Глицерин преобразуется в фосфоглицериновый альдегид, вовлекающийся в углеводный обмен веществ |
| Углеводы | В ротовой полости | Распадаются до глюкозы, которая проходит бескислородный и кислородный этапы катаболизма. |
Важно! Расщепление происходит с выделением тепла, т.е. незначительным количеством энергии.
1 этап
Бескислородный
В биологии важную роль играют углеводы – основные источники энергии для эукариотических и прокариотических клеток. Диссимиляция на данном этапе направлена на расщепление глюкозы, образованной на первом этапе, до пировиноградной кислоты. Процесс происходит в бескислородной среде в цитоплазме клетки и называется гликолизом.
С6Н12О6 (глюкоза) → 2СН3СОСООН (пируват) + 2АТФ
Реакция происходит в присутствии двух молекул кофермента НАД+, АДФ, фосфатов. Помимо пирувата и АТФ образуется НАДН, протон водорода и вода. НАДН и водород переходят в кислородный этап.
На заметку! При дальнейшем отсутствии кислорода пируват превращается в молочную кислоту.
2 этап
Кислородный
Выясним, какой этап диссимиляции называют кислородным. Третий этап проходит в присутствии кислорода в митохондриях. Процесс окисления называется клеточным или внутренним дыханием.
Окисление включает две стадии:
От пирувата кофермент А отщепляет ацетильную группу. Образуется ацетил-КоА с выделением углекислого газа. Затем ацетил-КоА вступает в цикл Кребса, состоящий из последующих реакций:
Это интересно! Как устроены органеллы: строение и функции органоидов растительной клетки и животной
3 этап
В результате одного цикла образуется НАДН, ФАДН2, СО2, Н2О, ГДФ (гуанозиндифосфат), участвующий в синтезе АТФ.
На кристах находится дыхательная цепь, с помощью которой осуществляется окислительное фосфорилирование. По дыхательной цепи передаются протоны водорода и электроны, отделившиеся от НАДН и ФАДН2 в результате окисления.
Протоны водорода накапливаются с внешней стороны крист, электроны – на внутренней стороне. Протоны стремятся проникнуть внутрь митохондрии, но могут это сделать только через специально встроенный белок – АТФ-синтетазу. В результате возникает критический уровень электрического градиента, двигающий протоны к белкам. Энергия передвижения используется для синтеза АТФ, а попавшие в матрикс протоны соединяются с кислородом, образуя воду.
Окончательные продукты диссимиляции на кислородном этапе – шесть молекул углекислого газа, 12 молекул воды и 38 молекул АТФ.
Полезное видео: лекция по теме «Диссимиляция»
<,span data-mce-type=bookmark style=display: inline-block, width: 0px, overflow: hidden, line-height: 0, >
Вывод
В ходе катаболизма происходит множество биохимических реакций, направленных на извлечение энергии из разных органических веществ. Вот почему диссимиляцию и называют энергетическим обменом. Давать энергию могут не только углеводы, но и жиры, а также аминокислоты (в редких случаях). Их расщепление приводит к образованию ацетил-КоА, который встраивается в цикл Кребса и «запускает» клеточное дыхание.
Диссимиляция
Полезное
Смотреть что такое «Диссимиляция» в других словарях:
ДИССИМИЛЯЦИЯ — [лат. dissimilatio расподобление] лингв. изменение, которое разрушает сходство и подобие звуков в слове. Словарь иностранных слов. Комлев Н.Г., 2006. диссимиляция (лат. dissimilatio расподобление) 1) иначе катаболизм распад сложных органических… … Словарь иностранных слов русского языка
диссимиляция — расподобление, катаболизм Словарь русских синонимов. диссимиляция сущ., кол во синонимов: 3 • катаболизм (1) • … Словарь синонимов
Диссимиляция — (лат. «расподобление»). По отношению к звукам замена одного из двух одинаковых или сходных звуков другим, менее сходным с тем, который остался без изменения, как напр., великорусск. диалектич. гм, гл, вн вм. бм, дл, мн: огман, гля, вного и пр. К… … Литературная энциклопедия
Диссимиляция — (от лат. dissimilatio расподобление), катаболизм, окислительно восстановительный процесс распада сложных органических веществ в организме. Образованные и накопленные при ассимиляции сложные органические соединения при диссимиляции ферментативно… … Экологический словарь
ДИССИМИЛЯЦИЯ — (от лат. dissimilis несходный) 1) в биологии то же, что катаболизм.2) В лингвистике замена одного из двух одинаковых или сходных звуков в слове (смежных или несмежных) другим звуком, отличным или менее сходным с ним (напр., лат. februarius рус.… … Большой Энциклопедический словарь
ДИССИМИЛЯЦИЯ — ДИССИМИЛЯЦИЯ, диссимиляции, мн. нет, жен. (от лат. dissimilis несходный) (научн.). 1. Расподобление, различение. 2. Звуковое явление, состоящее в изменении одного из двух одинаковых звуков слова, возникающее вследствие стремления избежать… … Толковый словарь Ушакова
ДИССИМИЛЯЦИЯ — ДИССИМИЛЯЦИЯ, и, жен. (спец.). Расподобление, изменение, разрушающее сходство, подобие. Д. звуков. | прил. диссимилятивный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
диссимиляция — процесс расщепления в организме сложных органических соединений с высвобождением энергии, низкомолекулярных соединений, что обеспечивает жизнедеятельность организма. Вместе с ассимиляцией Д. составляет обмен веществ организма. (Источник:… … Словарь микробиологии
Диссимиляция — ДИССИМИЛЯЦИЯ (лат. «расподобление»). По отношению к звукам замена одного из двух одинаковых или сходных звуков другим, менее сходным с тем, который остался без изменения, как напр., великорусск. диалектич. гм, гл, вн вм. бм, дл, мн: огман,… … Словарь литературных терминов
ДИССИМИЛЯЦИЯ — (диссимиляторный процесс, катаболизм), явление, характерное для всякого живого организма и выражающееся в беспрерывно идущем частичном его саморазрушении; при этом различные органические вещества тела при участии 02 претерпевают распад до простых … Большая медицинская энциклопедия