Biologisissa järjestelmissä tasapaino säilyy ravintoketjujen olemassaolon ansiosta. Jokainen organismi ottaa paikkansa niissä ja vastaanottaa orgaanisia molekyylejä kasvuaan ja lisääntymistä varten. Samaan aikaan prosessia, jossa monimutkaisia aineita jaetaan alkeisaineiksi, jotka mikä tahansa solu voi assimiloida, kutsutaan dissimilaatioksi. Biologiassa tämä on perusta elävien organismien olemassaololle sekä assimilaatiolle. Dissimilaatiota kutsutaan myös katabolismiksi, eräänlaiseksi aineenvaihdunnan jakamiseksi.
Dissimilaation vaiheet
Dissimilaatio on monimutkainen prosessi, jossa kehon ruuansulatusjärjestelmät ovat mukana ja jotka liittyvät ravinnon komponenttien saamiseen, niiden käsittelyyn ja aineenvaihduntaan solussa. Biologiassa dissimilaatiosubstraatti on mikä tahansa monimutkainen orgaaninen molekyyli, jonka hajottamista varten keholla on asianmukaiset entsyymijärjestelmät.
Katabolismin ensimmäinen vaihe on valmistava. Se sisältää liikeprosessinruokaan ja sen vangitsemiseen. Elävien tai hajoavien kudosten koostumuksessa olevat proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit toimivat ruoan raaka-aineina. Biologian dissimilaation valmisteleva vaihe on esimerkki organismin ruokintakäyttäytymisestä ja solunulkoisesta ruuansulatuksesta. Sen aikana yksisoluiset organismit saavat monimutkaisia orgaanisia raaka-aineita, fagosytoivat ne ja hajottavat sen alkuainekomponenteiksi.
Monisoluisissa organismeissa dissimilaation valmisteleva vaihe tarkoittaa siirtymistä ruokaan, sen vastaanottamista ja sulamista ruoansulatusjärjestelmässä, jonka jälkeen alkuaineravinteet kulkeutuvat verenkiertoelimistön kautta soluihin. Kasveilla on myös valmisteluvaihe. Se koostuu orgaanisen aineen hajoamistuotteiden imeytymisestä, jotka myöhemmin kuljetetaan kuljetusjärjestelmillä solunsisäiseen dissimilaation paikkaan. Biologiassa tämä tarkoittaa sitä, että kasvien kasvua ja lisääntymistä varten tarvitaan substraatti, jonka tuhoamisen suorittavat alhaiset organismit, kuten lahobakteerit.
Anaerobinen dissimilaatio
Toista dissimilaation vaihetta kutsutaan hapettomaksi eli anaerobiseksi. Kyse on enemmän hiilihydraateista ja rasvoista, koska aminohapot eivät metaboloidu, vaan ne lähetetään biosynteesikohtaan. Niistä rakennetaan proteiinimakromolekyylejä, ja siksi aminohappojen käyttö on esimerkki assimilaatiosta eli synteesistä. Dissimilaatio on (biologiassa) orgaanisten molekyylien hajoamista energian vapautuessa. Samaan aikaan melkein kaikki organismit pystyvät metaboloimaan glukoosia, universaalia monosakkaridia, jokaon tärkein energian lähde kaikille eläville olennoille.
Anaerobisen glykolyysin aikana syntetisoituu 2 ATP-molekyyliä, jotka varastoivat energiaa makroergisiin sidoksiin. Tämä prosessi on tehoton ja vaatii siksi suuren glukoosin kulutuksen, jolloin muodostuu monia metaboliitteja: pyruvaattia tai maitohappoa joissakin organismeissa - etyylialkoholia. Näitä aineita käytetään kolmannessa dissimilaatiovaiheessa, mutta etanoli hyödynnetään elimistössä ilman energiahyötyjä myrkytyksen estämiseksi. Samanaikaisesti rasvahapot, jotka ovat rasvan hajoamistuotteita, eivät voi metaboloitua pakollisten anaerobien toimesta, koska ne vaativat aerobisia pilkkoutumisreittejä, joihin liittyy asetyylikoentsyymi-A.
Aerobinen dissimilaatio
Hapen dissimilaatio biologiassa on aerobista glykolyysiä, glukoosin hajoamisprosessia, jolla on korkea energiatuotto. Siinä on 36 ATP-molekyyliä, mikä on 18 kertaa tehokkaampi kuin anoksinen glykolyysi. Ihmiskehossa on kaksi glykolyysivaihetta, ja siksi yhden glukoosimolekyylin aineenvaihdunnan aikana energian kokonaissaanto on jo 38 ATP-molekyyliä. 2 molekyyliä muodostuu hapettoman glykolyysin vaiheessa ja toiset 36 aerobisen hapettumisen aikana mitokondrioissa. Samanaikaisesti joissakin soluissa sepelv altimotaudissa havaittujen hapenpuutteiden olosuhteissa aineenvaihduntatuotteiden kulutus voi kulkea vain happivapaata tietä.
Aerobien ja anaerobien aineenvaihdunta
Dissimilaatio anaerobisessa jaaerobiset organismit ovat samanlaisia. Anaerobit eivät kuitenkaan voi missään olosuhteissa osallistua aerobiseen hapettumiseen. Tämä tarkoittaa, että heillä ei voi olla kolmatta dissimilaatiovaihetta. Organismit, joilla on entsyymijärjestelmät hapen sitomiseen, esimerkiksi sytokromioksidaasi, kykenevät aerobiseen hapettumiseen, ja siksi aineenvaihdunnan aikana ne saavat energiaa tehokkaammin. Siksi hapen dissimilaatio biologiassa on esimerkki tehokkaimmasta aineenvaihduntareitistä glukoosin hajoamiseen, mikä mahdollisti lämminveristen organismien syntymisen, joilla on kehittynyt hermosto. Samaan aikaan hermosoluissa ei ole entsyymejä, jotka ovat vastuussa muiden aineenvaihduntatuotteiden hajoamisesta, joten ne pystyvät pilkkomaan vain glukoosia.
