Dissimilation ist ein Komplex chemischer Reaktionen, bei denen komplexe organische Substanzen allmählich in einfachere zerfallen. Dieser Prozess wird von der Freisetzung von Energie begleitet, von der ein erheblicher Teil für die Synthese von ATP verwendet wird.
Dissimilation in der Biologie
Dissimilation ist der entgegengesetzte Prozess der Assimilation. Als Ausgangsstoffe für den Abbau dienen Nukleinsäuren, Proteine, Fette und Kohlenhydrate. Und die Endprodukte sind Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Im Körper von Tieren werden Zerfallsprodukte ausgeschieden, während sie sich allmählich ansammeln. Und in Pflanzen wird Kohlendioxid teilweise freigesetzt und Ammoniak wird vollständig im Assimilationsprozess verwendet und dient als Ausgangsmaterial für die Biosynthese organischer Verbindungen.
Das Verhältnis von Dissimilation und Assimilation ermöglicht es, dass die Gewebe des Körpers ständig aktualisiert werden. Beispielsweise wird innerhalb von 10 Tagen die Hälfte der Albuminzellen im menschlichen Blut erneuert und in 4 Monaten werden alle roten Blutkörperchen regeneriert. Das Verhältnis der Intensität zweier gegensätzlicher Stoffwechselvorgänge hängt von vielen Faktoren ab. Dies ist das Entwicklungsstadium des Organismus, das Alter und der physiologische Zustand. Im Laufe des Wachstums und der Entwicklung herrscht im Körper eine Assimilation vor, wodurch neue Zellen, Gewebe und Organe gebildet werden, deren Differenzierung erfolgt, dh das Körpergewicht steigt. Bei Vorliegen von Pathologien und während des Hungerns überwiegt der Prozess der Dissimilation die Assimilation, und der Körper nimmt an Gewicht ab.
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Klassifizierung von Organismen nach der Art der Dissimilation
Alle Organismen können in Abhängigkeit von den Bedingungen, unter denen die Dissimilation auftritt, in zwei Gruppen eingeteilt werden. Dies sind Aerobier und Anaerobier. Erstere brauchen lebenslang freien Sauerstoff, letztere brauchen ihn nicht. Bei Anaerobiern erfolgt die Dissimilation durch Fermentation, die ein sauerstofffreier enzymatischer Abbau organischer Substanzen zu einfacheren ist. Zum Beispiel Milchsäure oder alkoholische Gärung.
Stadien der Dissimilation in aeroben Organismen: Vorbereitungsstadium
Der Abbau von organischem Material in Aerobiern erfolgt in drei Schritten. Gleichzeitig laufen auf jedem von ihnen mehrere spezifische enzymatische Reaktionen ab.
Die erste Stufe ist vorbereitend. Die Hauptrolle in diesem Stadium spielen die Verdauungsenzyme, die sich im Magen-Darm-Trakt in vielzelligen Organismen befinden. In einzelligen Organismen - Enzyme von Lysosomen. In der ersten Stufe zerfallen Proteine in Aminosäuren, Fette bilden Glycerin und Fettsäuren, Polysaccharide zerfallen in Monosaccharide, Nukleinsäuren in Nukleotide.
Glykolyse
Die zweite Stufe der Dissimilation ist die Glykolyse. Es fließt ohne Sauerstoff. Die biologische Essenz der Glykolyse besteht darin, dass sie der Beginn des Abbaus und der Oxidation von Glukose ist, was zur Akkumulation von freier Energie in Form von 2 ATP-Molekülen führt. Dies geschieht im Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Reaktionen, deren Endergebnis die Bildung von zwei Pyruvatmolekülen und der gleichen Menge ATP aus einem Glukosemolekül ist. In Form von Adenosintriphosphorsäure wird ein Teil der durch die Glykolyse freigesetzten Energie gespeichert, der Rest wird in Form von Wärme abgegeben. Chemische Reaktion der Glykolyse: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.
Bei Sauerstoffmangel in Pflanzenzellen und Hefezellen wird Pyruvirat in zwei Substanzen gespalten: Ethylalkohol und Kohlendioxid. Das ist die alkoholische Gärung.
Die bei der Glykolyse freigesetzte Energiemenge reicht für sauerstoffatmende Organismen nicht aus. Deshalb wird im Körper von Tieren und Menschen bei starker körperlicher Anstrengung in den Muskeln Milchsäure synthetisiert, die als Energiereserve dient und sich in Form von Laktat anreichert. Ein charakteristisches Merkmal dieses Prozesses ist das Auftreten von Schmerzen in den Muskeln.
Sauerstoffstufe
Die Dissimilation ist ein sehr komplexer Prozess, und auch die dritte Sauerstoffstufe besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Reaktionen. Wir sprechen über den Krebszyklus und die oxidative Phosphorylierung.
Während der Sauerstoffatmung wird Pyruvirat zu den Endprodukten CO2 und H2O oxidiert. Dadurch wird Energie freigesetzt, die in Form von 36 ATP-Molekülen gespeichert ist. Dann sorgt die gleiche Energie für die Synthese organischer Substanzen im Kunststoffvolumen. Evolutionär ist die Entstehung dieses Stadiums mit der Ansammlung von molekularem Sauerstoff in der Atmosphäre und dem Auftreten aerober Organismen verbunden.
Ort der oxidativen Phosphorylierung (Zellatmung) sind die inneren Membranen der Mitochondrien, in deren Inneren sich Trägermoleküle befinden, die Elektronen zu molekularem Sauerstoff transportieren. Die in diesem Stadium erzeugte Energie wird teilweise in Form von Wärme abgeführt, während der Rest für die Bildung von ATP verwendet wird.
Dissimilation ist in der Biologie ein Energieaustausch, dessen Reaktion so aussieht: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
Dissimilation ist also eine Reihe von Reaktionen, die aufgrund organischer Substanzen auftreten, die zuvor von der Zelle synthetisiert wurden, und freiem Sauerstoff, der während der Atmung aus der äußeren Umgebung kam.
Frage 1. Was ist Dissimilation? Listen Sie seine Schritte auf.
Dissimilation oder Energiestoffwechsel ist eine Reihe von Spaltungsreaktionen makromolekularer Verbindungen, die mit der Freisetzung und Speicherung von Energie einhergehen.
Die Dissimilation in aeroben (sauerstoffatmenden) Organismen erfolgt in drei Phasen: vorbereitend - die Aufspaltung von hochmolekularen Verbindungen in niedermolekulare ohne Energiespeicherung;
sauerstofffrei - teilweiser sauerstofffreier Abbau von Verbindungen, Energie wird in Form von ATP gespeichert;
Sauerstoff - der endgültige Abbau organischer Substanzen zu Kohlendioxid und Wasser, Energie wird auch in Form von ATP gespeichert.
Die Dissimilation in anaeroben (ohne Sauerstoff) Organismen erfolgt in zwei Phasen: vorbereitend und anoxisch. Dabei werden organische Stoffe nicht vollständig abgebaut und viel weniger Energie gespeichert.
Frage 2. Welche Rolle spielt ATP im Zellstoffwechsel?
ATP (Adenosintriphosphorsäure) ist ein Nukleotid, das aus einer stickstoffhaltigen Base (Adenin), einem Monosaccharid mit fünf Kohlenstoffatomen (Ribose) und drei Phosphorsäureresten besteht. Dies ist eine universelle hochenergetische Verbindung, die in einer Vielzahl von Zellen vorkommt, in der es zwei hochenergetische Bindungen zwischen Phosphorsäureresten gibt. Beim Aufbrechen einer solchen Bindung wird ein Phosphorsäurerest abgespalten und eine große Energiemenge (40 kJ/mol) freigesetzt. Dabei wird ATP in ADP umgewandelt. Kommt es zur Abspaltung des zweiten Phosphorsäurerestes, wird aus ADP AMP. Alle Prozesse in lebenden Organismen, die Energieaufwand erfordern, werden von der Umwandlung von ATP-Molekülen in ADP (oder sogar AMP) begleitet.
Frage 3. Welche Zellstrukturen führen die Synthese von ATP durch?
In eukaryotischen Zellen findet die Synthese des Großteils von ATP aus ADP und Phosphorsäure in den Mitochondrien statt und wird von der Absorption (Speicherung) von Energie begleitet. In Plastiden wird ATP als Zwischenprodukt der Lichtstufe der Photosynthese gebildet.
Frage 4. Erzählen Sie uns etwas über den Energiestoffwechsel in der Zelle am Beispiel des Abbaus von Glukose.
Der Energiestoffwechsel in aeroben Organismen erfolgt in drei Stufen.
Vorbereitend. Im Gastrointestinaltrakt und in den Lysosomen von Zellen werden unter Einwirkung von Verdauungsenzymen Polysaccharide zu Monosacchariden, insbesondere zu Glucose, abgebaut. Die dabei freigesetzte Energie wird nicht gespeichert, sondern in Form von Wärme abgeführt.
Sauerstofffrei. Als Ergebnis der Glykolyse wird ein Molekül Glucose in zwei Moleküle Brenztraubensäure gespalten:
C 6 Hi 2 0 6 -> 2C 3 H 4 0 3
Gleichzeitig werden 60 % der freigesetzten Energie in Wärme umgewandelt und 40 % in Form von ATP gespeichert. Wenn ein Glukosemolekül zerfällt, werden 2 ATP-Moleküle gebildet. Dann erfolgt die Gärung in anaeroben Organismen - Alkohol (C 2 H 5 OH - Ethylalkohol) oder Milchsäure (C 3 H 6 0 3 - Milchsäure). Bei aeroben Organismen beginnt die dritte Stufe des Energiestoffwechsels.
Sauerstoff. In diesem Stadium verbinden sich der in Brenztraubensäure enthaltene Kohlenstoff und Wasserstoff mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser. Dabei wird eine große Menge an Energie freigesetzt, die größtenteils in Form von ATP gespeichert wird. Wenn zwei Moleküle Brenztraubensäure oxidiert werden, wird Energie freigesetzt, die die Bildung von 36 ATP-Molekülen ermöglicht. Dieser Prozess findet in den Mitochondrien statt und ist in zwei mehrstufige Stadien unterteilt (den Krebszyklus und die oxidative Phosphorylierung).
Die endgültige Gleichung des Sauerstoffdissimilationspfads:
C 6 H 12 0 6 + 6O 2 + 38ADP + 38F ->
Dissimilation oder Energieaustausch. Dabei werden hochmolekulare organische Stoffe in einfache organische und anorganische Stoffe umgewandelt. Dieser Prozess ist mehrstufig und komplex. Schematisch lässt es sich auf die folgenden drei Schritte reduzieren:
Die erste Stufe ist vorbereitend. Hochmolekulare organische Substanzen werden enzymatisch in einfachere umgewandelt: Eichhörnchen- in Aminosäuren, Stärke - in Glukose, Fette - in Glycerin und Fettsäuren. Dabei wird wenig Energie freigesetzt und alles geht in Form von thermischer Energie über.
Die zweite Stufe ist anoxisch. Die in der ersten Stufe gebildeten Stoffe werden unter Einwirkung von Enzymen weiter zersetzt. Ein Beispiel ist die Glykolyse, der enzymatische anoxische Abbau eines Glucosemoleküls zu zwei Milchsäuremolekülen in den Zellen tierischer Organismen. Dieser Prozess ist mehrstufig (er wird nacheinander von 13 Enzymen durchgeführt) und kann nur in der allgemeinsten Form wie folgt dargestellt werden:
C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 6 O 3 + freie Energie.
Mit fortschreitender Glykolysereaktion wird bei jedem Schritt freie Energie freigesetzt. Seine Gesamtmenge verteilt sich wie folgt: Ein Teil (≈60%) wird in Form von Wärme abgeführt, der andere (≈40%) wird in der Zelle gespeichert und dann genutzt. Die Erhaltung der freigesetzten Energie erfolgt durch das oben zerlegte ATP⇔ADP-System. Dabei werden durch die beim sauerstofffreien Abbau eines Glucosemoleküls freigesetzte Energie zwei ADP-Moleküle in zwei ATP-Moleküle umgewandelt. Später wird die in ATP-Molekülen sozusagen gespeicherte Energie (wenn sie wieder in ADP umgewandelt wird) für die Prozesse der Assimilation, Erregungsübertragung usw. verwendet.
Ein weiteres Beispiel für einen sauerstofffreien Schritt im Energiestoffwechsel ist die alkoholische Gärung, bei der aus einem Molekül Glukose letztendlich zwei Moleküle Ethylalkohol, zwei Moleküle CO 2 und etwas freie Energie entstehen:
C 6 H 12 O 6 → 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH + freie Energie.
Die dritte Stufe ist Sauerstoff. Dies ist das Stadium des endgültigen Abbaus organischer Substanzen durch Oxidation von Luftsauerstoff zu einfachen anorganischen: CO 2 und H 2 O. In diesem Fall wird die maximale Menge an freier Energie freigesetzt, von der ein erheblicher Teil auch in der reserviert ist Zelle durch die Bildung von ATP-Molekülen. Zwei zu CO 2 und H 2 O oxidierte Milchsäuremoleküle übertragen also einen Teil ihrer Energie auf 36 ATP-Moleküle. Es ist leicht zu erkennen, dass die dritte Stufe des Energiestoffwechsels der Zelle den größten Teil der freien Energie zur Verfügung stellt, die durch die ATP-Synthese gespeichert wird.
Alle Prozesse der ATP-Synthese finden in den Mitochondrien der Zellen statt und sind universell für alle Lebewesen.
Somit erfolgen die Dissimilationsprozesse in der Zelle aufgrund von organischen Substanzen, die zuvor von der Zelle synthetisiert wurden, und freiem Sauerstoff, der aufgrund der Atmung aus der äußeren Umgebung stammt. Gleichzeitig sammeln sich energiereiche ATP-Moleküle in der Zelle an und Kohlendioxid und überschüssiges Wasser werden an die äußere Umgebung abgegeben. Bei anaeroben Organismen, die in einer anoxischen Umgebung leben, erfolgt die letzte Stufe der Dissimilation auf etwas andere chemische Weise, aber auch mit der Ansammlung von ATP-Molekülen.
Dissimilation ist ein Komplex chemischer Reaktionen, bei denen komplexe organische Substanzen allmählich in einfachere zerfallen. Dieser Prozess wird von der Freisetzung von Energie begleitet, von der ein erheblicher Teil für die Synthese von ATP verwendet wird.
Dissimilation in der Biologie
Dissimilation ist der entgegengesetzte Prozess der Assimilation. Als Ausgangsstoffe für den Abbau dienen Nukleinsäuren, Proteine, Fette und Kohlenhydrate. Und die Endprodukte sind Wasser, Kohlendioxid und Ammoniak. Im Körper von Tieren werden Zerfallsprodukte ausgeschieden, während sie sich allmählich ansammeln. Und in Pflanzen wird Kohlendioxid teilweise freigesetzt und Ammoniak wird vollständig im Assimilationsprozess verwendet und dient als Ausgangsmaterial für die Biosynthese organischer Verbindungen.
Das Verhältnis von Dissimilation und Assimilation ermöglicht es, dass die Gewebe des Körpers ständig aktualisiert werden. Beispielsweise wird innerhalb von 10 Tagen die Hälfte der Albuminzellen im menschlichen Blut erneuert und in 4 Monaten werden alle roten Blutkörperchen regeneriert. Das Verhältnis der Intensität zweier gegensätzlicher Stoffwechselvorgänge hängt von vielen Faktoren ab. Dies ist das Entwicklungsstadium des Organismus, das Alter und der physiologische Zustand. Im Laufe des Wachstums und der Entwicklung herrscht im Körper eine Assimilation vor, wodurch neue Zellen, Gewebe und Organe gebildet werden, deren Differenzierung erfolgt, dh das Körpergewicht steigt. Bei Vorliegen von Pathologien und während des Hungerns überwiegt der Prozess der Dissimilation die Assimilation, und der Körper nimmt an Gewicht ab.
Klassifizierung von Organismen nach der Art der Dissimilation
Alle Organismen können in Abhängigkeit von den Bedingungen, unter denen die Dissimilation auftritt, in zwei Gruppen eingeteilt werden. Dies sind Aerobier und Anaerobier. Erstere brauchen lebenslang freien Sauerstoff, letztere brauchen ihn nicht. Bei Anaerobiern erfolgt die Dissimilation durch Fermentation, die ein sauerstofffreier enzymatischer Abbau organischer Substanzen zu einfacheren ist. Zum Beispiel Milchsäure oder alkoholische Gärung.
Stadien der Dissimilation in aeroben Organismen: Vorbereitungsstadium
Der Abbau von organischem Material in Aerobiern erfolgt in drei Schritten. Gleichzeitig laufen auf jedem von ihnen mehrere spezifische enzymatische Reaktionen ab.
Die erste Stufe ist vorbereitend. Die Hauptrolle in diesem Stadium spielen die Verdauungsenzyme, die sich im Magen-Darm-Trakt in vielzelligen Organismen befinden. In einzelligen Organismen - Enzyme von Lysosomen. In der ersten Stufe zerfallen Proteine in Aminosäuren, Fette bilden Glycerin und Fettsäuren, Polysaccharide zerfallen in Monosaccharide, Nukleinsäuren in Nukleotide.
Glykolyse
Die zweite Stufe der Dissimilation ist die Glykolyse. Es fließt ohne Sauerstoff. Die biologische Essenz der Glykolyse besteht darin, dass sie der Beginn des Abbaus und der Oxidation von Glukose ist, was zur Akkumulation von freier Energie in Form von 2 ATP-Molekülen führt. Dies geschieht im Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Reaktionen, deren Endergebnis die Bildung von zwei Pyruvatmolekülen und der gleichen Menge ATP aus einem Glukosemolekül ist. In Form von Adenosintriphosphorsäure wird ein Teil der durch die Glykolyse freigesetzten Energie gespeichert, der Rest wird in Form von Wärme abgegeben. Chemische Reaktion der Glykolyse: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.
Bei Sauerstoffmangel in Pflanzenzellen und Hefezellen wird Pyruvirat in zwei Substanzen gespalten: Ethylalkohol und Kohlendioxid. Das ist die alkoholische Gärung.
Die bei der Glykolyse freigesetzte Energiemenge reicht für sauerstoffatmende Organismen nicht aus. Deshalb wird im Körper von Tieren und Menschen bei starker körperlicher Anstrengung Laktat in den Muskeln synthetisiert, das als Energiereserve dient und sich in Form von Laktat anreichert. Ein charakteristisches Merkmal dieses Prozesses ist das Auftreten von Schmerzen in den Muskeln.
Sauerstoffstufe
Die Dissimilation ist ein sehr komplexer Prozess, und auch die dritte Sauerstoffstufe besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Reaktionen. Wir sprechen über den Krebszyklus und die oxidative Phosphorylierung.
Während der Sauerstoffatmung wird Pyruvirat zu den Endprodukten CO2 und H2O oxidiert. Dadurch wird Energie freigesetzt, die in Form von 36 ATP-Molekülen gespeichert ist. Dann sorgt die gleiche Energie für die Synthese organischer Substanzen im Kunststoffvolumen. Evolutionär ist die Entstehung dieses Stadiums mit der Ansammlung von molekularem Sauerstoff in der Atmosphäre und dem Auftreten aerober Organismen verbunden.
Der Ort der Umsetzung (Zellatmung) sind die inneren Membranen der Mitochondrien, in deren Inneren sich Trägermoleküle befinden, die Elektronen zu molekularem Sauerstoff transportieren. Die in diesem Stadium erzeugte Energie wird teilweise in Form von Wärme abgeführt, während der Rest für die Bildung von ATP verwendet wird.
Dissimilation ist in der Biologie die Reaktion, die so aussieht: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
Dissimilation ist also eine Reihe von Reaktionen, die aufgrund organischer Substanzen auftreten, die zuvor von der Zelle synthetisiert wurden, und freiem Sauerstoff, der während der Atmung aus der äußeren Umgebung kam.
