W systemach biologicznych równowaga jest utrzymywana dzięki istnieniu łańcuchów pokarmowych. Każdy organizm zajmuje w nich swoje miejsce, otrzymując cząsteczki organiczne do swojego wzrostu i rozmnażania. Jednocześnie proces dzielenia złożonych substancji na elementarne, które może przyswoić dowolna komórka, nazywa się dyssymilacją. W biologii jest to podstawa istnienia żywych organizmów wraz z asymilacją. Dysymilacja jest również nazywana katabolizmem, rodzajem rozszczepiającego metabolizmu.
Etapy dysymilacji
Dysymilacja to złożony proces obejmujący układ trawienny organizmu, który sprowadza się do pozyskiwania składników pokarmowych, ich przetwarzania i metabolizmu w komórce. Substratem do dysymilacji w biologii jest dowolna złożona cząsteczka organiczna, dla której organizm ma odpowiednie układy enzymatyczne do rozbicia.
Pierwszy etap katabolizmu jest przygotowawczy. Obejmuje proces ruchudo jedzenia i jego wychwytywania. Białka, tłuszcze i węglowodany w składzie żywych lub rozkładających się tkanek pełnią rolę surowców spożywczych. Etap przygotowawczy dyssymilacji w biologii jest przykładem zachowań żywieniowych organizmu i trawienia zewnątrzkomórkowego. W jej trakcie organizmy jednokomórkowe otrzymują złożone surowce organiczne, fagocytują je i rozkładają na składniki elementarne.
W organizmach wielokomórkowych etap przygotowania dyssymilacji oznacza proces przemieszczania się do pokarmu, jego przyjmowania i trawienia w układzie pokarmowym, po czym pierwiastkowe składniki odżywcze są przenoszone przez układ krążenia do komórek. Rośliny mają również etap przygotowawczy. Polega na wchłanianiu produktów rozpadu materii organicznej, które następnie dostarczane są systemami transportowymi do miejsca dysymilacji wewnątrzkomórkowej. W biologii oznacza to, że do wzrostu i rozmnażania roślin wymagane jest podłoże, którego niszczenie dokonują organizmy niskokaloryczne, takie jak bakterie gnilne.
Dysymilacja beztlenowa
Drugi etap dysymilacji nazywa się beztlenowym, czyli beztlenowym. Bardziej chodzi o węglowodany i tłuszcze, bo aminokwasy nie są metabolizowane, ale wysyłane w miejsce biosyntezy. Zbudowane są z nich makrocząsteczki białek, dlatego wykorzystanie aminokwasów jest przykładem asymilacji, czyli syntezy. Dysymilacja to (w biologii) rozpad cząsteczek organicznych z uwolnieniem energii. Jednocześnie prawie wszystkie organizmy są w stanie metabolizować glukozę, uniwersalny monosacharyd, któryjest głównym źródłem energii dla wszystkich żywych istot.
Podczas glikolizy beztlenowej syntetyzowane są 2 cząsteczki ATP, które przechowują energię w wiązaniach makroergicznych. Proces ten jest nieefektywny, dlatego wymaga dużego spożycia glukozy z powstawaniem wielu metabolitów: pirogronianu, czyli kwasu mlekowego, w niektórych organizmach - alkoholu etylowego. Substancje te zostaną wykorzystane w trzecim etapie dysymilacji, ale etanol będzie wykorzystywany przez organizm bez korzyści energetycznych, aby zapobiec zatruciu. Jednocześnie kwasy tłuszczowe, jako produkty rozpadu tłuszczów, nie mogą być metabolizowane przez bezwzględne beztlenowce, ponieważ wymagają tlenowych szlaków rozszczepiania z udziałem acetylo-koenzymu-A.
Dysymilacja aerobowa
Dysymilacja tlenu w biologii to glikoliza tlenowa, proces rozkładu glukozy z wysoką wydajnością energetyczną. To 36 cząsteczek ATP, które są 18 razy wydajniejsze niż glikoliza beztlenowa. W organizmie człowieka występują dwa etapy glikolizy, dlatego całkowita wydajność energetyczna podczas metabolizmu jednej cząsteczki glukozy wynosi już 38 cząsteczek ATP. 2 cząsteczki powstają na etapie glikolizy beztlenowej, a kolejne 36 podczas utleniania tlenowego w mitochondriach. Jednocześnie w niektórych komórkach w warunkach niedoboru tlenu, obserwowanego w chorobie wieńcowej, zużycie metabolitów może przebiegać tylko drogą beztlenową.
Metabolizm tlenowych i beztlenowych
Dysymilacja w warunkach beztlenowych iorganizmy tlenowe są podobne. Jednak w żadnym wypadku beztlenowce nie mogą uczestniczyć w utlenianiu tlenowym. Oznacza to, że nie mogą mieć trzeciego etapu dysymilacji. Organizmy, które posiadają układy enzymatyczne do wiązania tlenu, np. oksydazę cytochromową, są zdolne do utleniania tlenowego, dzięki czemu w trakcie metabolizmu efektywniej otrzymują energię. Dysymilacja tlenu w biologii jest więc przykładem najwydajniejszego szlaku metabolicznego rozkładu glukozy, który pozwolił na pojawienie się organizmów stałocieplnych z rozwiniętym układem nerwowym. Jednocześnie komórki nerwowe nie posiadają enzymów odpowiedzialnych za rozkład innych metabolitów, dlatego są w stanie rozkładać jedynie glukozę.
