Disimilácia je komplex chemických reakcií, pri ktorých dochádza k postupnému rozpadu zložitých organických látok na jednoduchšie. Tento proces je sprevádzaný uvoľňovaním energie, ktorej významná časť sa využíva pri syntéze ATP.
Disimilácia v biológii
Disimilácia je opačný proces asimilácie. Nukleové kyseliny, bielkoviny, tuky a sacharidy pôsobia ako počiatočné látky, ktoré sa majú rozložiť. A konečnými produktmi sú voda, oxid uhličitý a amoniak. V tele zvierat sa produkty rozpadu vylučujú, keď sa postupne hromadia. A v rastlinách sa oxid uhličitý čiastočne uvoľňuje a amoniak sa v plnom rozsahu používa v procese asimilácie, ktorý slúži ako východiskový materiál pre biosyntézu organických zlúčenín.
Vzťah disimilácie a asimilácie umožňuje tkanivám tela neustále sa aktualizovať. Napríklad do 10 dní sa obnoví polovica albumínových buniek v ľudskej krvi a za 4 mesiace sa obnovia všetky červené krvinky. Pomer intenzity dvoch protichodných metabolických procesov závisí od mnohých faktorov. Toto je štádium vývoja organizmu, veku a fyziologického stavu. V priebehu rastu a vývoja v tele prevláda asimilácia, v dôsledku čoho sa tvoria nové bunky, tkanivá a orgány, dochádza k ich diferenciácii, to znamená k zvýšeniu telesnej hmotnosti. V prítomnosti patológií a počas hladovania prevažuje proces disimilácie nad asimiláciou a telesná hmotnosť klesá.
Podobné videá
Klasifikácia organizmov podľa charakteru disimilácie
Všetky organizmy možno rozdeliť do dvoch skupín v závislosti od podmienok, v ktorých dochádza k disimilácii. Sú to aeróby a anaeróby. Tí prví potrebujú k životu voľný kyslík, tí druhí ho nepotrebujú. V anaeróboch prebieha disimilácia fermentáciou, čo je bezkyslíkové enzymatické štiepenie organických látok na jednoduchšie. Napríklad kyselina mliečna alebo alkoholové kvasenie.
Štádiá disimilácie v aeróbnych organizmoch: prípravná fáza
Rozklad organickej hmoty v aeróboch sa uskutočňuje v troch krokoch. Na každom z nich zároveň prebieha niekoľko špecifických enzymatických reakcií.
Prvá etapa je prípravná. Hlavná úloha v tomto štádiu patrí tráviacim enzýmom lokalizovaným v gastrointestinálnom trakte u mnohobunkových organizmov. V jednobunkových organizmoch - enzýmy lyzozómov. Počas prvého štádia sa bielkoviny rozkladajú na aminokyseliny, tuky tvoria glycerol a mastné kyseliny, polysacharidy sa rozkladajú na monosacharidy, nukleové kyseliny na nukleotidy.
glykolýza
Druhým stupňom disimilácie je glykolýza. Preteká bez kyslíka. Biologická podstata glykolýzy spočíva v tom, že ide o začiatok rozkladu a oxidácie glukózy, výsledkom čoho je akumulácia voľnej energie vo forme 2 molekúl ATP. K tomu dochádza v priebehu niekoľkých po sebe nasledujúcich reakcií, ktorých konečným výsledkom je vytvorenie dvoch molekúl pyruvátu a rovnakého množstva ATP z jednej molekuly glukózy. Práve vo forme kyseliny adenozíntrifosforečnej sa časť energie uvoľnenej v dôsledku glykolýzy ukladá, zvyšok podlieha rozptylu vo forme tepla. Chemická reakcia glykolýzy: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.
V podmienkach nedostatku kyslíka v rastlinných bunkách a v kvasinkových bunkách sa pyruvirát štiepi na dve látky: etylalkohol a oxid uhličitý. Toto je alkoholová fermentácia.
Množstvo energie uvoľnenej počas glykolýzy nestačí pre tie organizmy, ktoré dýchajú kyslík. Preto sa v tele zvierat a ľudí pri ťažkej fyzickej námahe syntetizuje vo svaloch kyselina mliečna, ktorá slúži ako rezervný zdroj energie a hromadí sa vo forme laktátu. Charakteristickým znakom tohto procesu je výskyt bolesti vo svaloch.
kyslíkové štádium
Disimilácia je veľmi zložitý proces a aj tretí kyslíkový stupeň pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich reakcií. Hovoríme o Krebsovom cykle a oxidatívnej fosforylácii.
Pri dýchaní kyslíka sa pyruvirát oxiduje na konečné produkty, ktorými sú CO2 a H2O. Tým sa uvoľní energia uložená vo forme 36 molekúl ATP. Potom rovnaká energia poskytuje syntézu organických látok v plastovom objeme. Evolučne je vznik tohto štádia spojený s akumuláciou molekulárneho kyslíka v atmosfére a objavením sa aeróbnych organizmov.
Miestom oxidatívnej fosforylácie (bunkového dýchania) sú vnútorné membrány mitochondrií, vo vnútri ktorých sa nachádzajú nosné molekuly, ktoré transportujú elektróny k molekulárnemu kyslíku. Energia vytvorená v tomto štádiu sa čiastočne rozptýli vo forme tepla, zatiaľ čo zvyšok ide na tvorbu ATP.
Disimilácia v biológii je výmena energie, ktorej reakcia vyzerá takto: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
Disimilácia je teda súbor reakcií, ktoré sa vyskytujú v dôsledku organických látok, ktoré boli predtým syntetizované bunkou, a voľného kyslíka, ktorý pochádzal z vonkajšieho prostredia počas dýchania.
Otázka 1. Čo je disimilácia? Uveďte jeho kroky.
Disimilácia alebo energetický metabolizmus je súbor štiepnych reakcií makromolekulových zlúčenín, ktoré sú sprevádzané uvoľňovaním a ukladaním energie.
Disimilácia v aeróbnych (kyslík-dýchajúcich) organizmoch prebieha v troch fázach: prípravná - štiepenie vysokomolekulárnych zlúčenín na nízkomolekulové bez ukladania energie;
bezkyslíkový - čiastočný bezkyslíkový rozklad zlúčenín, energia sa ukladá vo forme ATP;
kyslík – konečný rozklad organických látok na oxid uhličitý a vodu, energia sa ukladá aj vo forme ATP.
Disimilácia v anaeróbnych (bez kyslíka) organizmoch prebieha v dvoch fázach: prípravnej a anoxickej. V tomto prípade sa organické látky úplne nerozložia a ukladá sa oveľa menej energie.
Otázka 2. Aká je úloha ATP v bunkovom metabolizme?
ATP (kyselina adenozíntrifosforečná) je nukleotid pozostávajúci z dusíkatej bázy (adenínu), päťuhlíkového monosacharidu (ribózy) a troch zvyškov kyseliny fosforečnej. Ide o univerzálnu makroergickú zlúčeninu nachádzajúcu sa v rôznych bunkách, v ktorej sú medzi zvyškami kyseliny fosforečnej dve vysokoenergetické väzby. Pri prerušení takejto väzby sa odštiepi zvyšok kyseliny fosforečnej a uvoľní sa veľké množstvo energie (40 kJ/mol). V tomto prípade sa ATP prevedie na ADP. Ak dôjde k odštiepeniu druhého zvyšku kyseliny fosforečnej, ADP sa zmení na AMP. Všetky procesy v živých organizmoch, ktoré vyžadujú energetický výdaj, sú sprevádzané premenou molekúl ATP na ADP (alebo aj AMP).
Otázka 3. Ktoré bunkové štruktúry vykonávajú syntézu ATP?
V eukaryotických bunkách prebieha syntéza väčšiny ATP z ADP a kyseliny fosforečnej v mitochondriách a je sprevádzaná absorpciou (skladovaním) energie. V plastidoch vzniká ATP ako medziprodukt svetelného štádia fotosyntézy.
Otázka 4. Povedzte nám o energetickom metabolizme v bunke na príklade rozkladu glukózy.
Energetický metabolizmus v aeróbnych organizmoch prebieha v troch fázach.
Prípravné. V gastrointestinálnom trakte a lyzozómoch buniek sa pôsobením tráviacich enzýmov polysacharidy štiepia na monosacharidy, najmä na glukózu. Uvoľnená energia sa v tomto prípade neukladá, ale odvádza vo forme tepla.
Bez kyslíka. V dôsledku glykolýzy sa jedna molekula glukózy rozdelí na dve molekuly kyseliny pyrohroznovej:
C6 Hi 2 0 6 -> 2C 3 H 4 0 3
Zároveň sa 60 % uvoľnenej energie premení na teplo a 40 % sa ukladá vo forme ATP. Keď sa rozpadne jedna molekula glukózy, vytvoria sa 2 molekuly ATP. Potom nastáva fermentácia v anaeróbnych organizmoch – alkohol (C 2 H 5 OH – etylalkohol) alebo kyselina mliečna (C 3 H 6 0 3 – kyselina mliečna). V aeróbnych organizmoch začína tretia etapa energetického metabolizmu.
Kyslík. V tomto štádiu sa uhlík a vodík obsiahnuté v kyseline pyrohroznovej spájajú s kyslíkom za vzniku oxidu uhličitého a vody. Tým sa uvoľní veľké množstvo energie, z ktorej väčšina sa uloží vo forme ATP. Pri oxidácii dvoch molekúl kyseliny pyrohroznovej sa uvoľňuje energia, ktorá umožňuje tvorbu 36 molekúl ATP. Tento proces prebieha v mitochondriách a je rozdelený do dvoch viacstupňových stupňov (Krebsov cyklus a oxidačná fosforylácia).
Konečná rovnica dráhy disimilácie kyslíka:
C 6 H 12 0 6 + 6O 2 + 38ADP + 38F ->
Disimilácia alebo výmena energie. V tomto procese sa vysokomolekulárne organické látky premieňajú na jednoduché organické a anorganické. Tento proces je viacstupňový a zložitý. Schematicky sa dá zredukovať na tieto tri kroky:
Prvá etapa je prípravná. Vysokomolekulárne organické látky sa enzymaticky premieňajú na jednoduchšie: veveričky- na aminokyseliny, škrob - na glukózu, tuky - na glycerol a mastné kyseliny. V tomto prípade sa uvoľní málo energie a všetka sa dostane do formy tepelnej energie.
Druhý stupeň je anoxický. Látky vzniknuté v prvom stupni podliehajú ďalšiemu rozkladu pôsobením enzýmov. Príkladom je glykolýza, enzymatické anoxické štiepenie molekuly glukózy na dve molekuly kyseliny mliečnej v bunkách živočíšnych organizmov. Tento proces je viacstupňový (vykonáva ho postupne 13 enzýmov) a iba v najvšeobecnejšej forme ho možno znázorniť takto:
C6H1206 → 2C3H603 + voľná energia.
Ako prebieha glykolýza, v každom kroku sa uvoľňuje voľná energia. Jeho celkové množstvo sa rozdelí nasledovne: jedna časť (≈60 %) sa rozptýli vo forme tepla a druhá (≈40 %) sa uloží v článku a potom sa použije. K zachovaniu uvoľnenej energie dochádza prostredníctvom vyššie uvedeného systému ATP⇔ADP. V tomto prípade sa v dôsledku energie uvoľnenej počas bezkyslíkového rozkladu jednej molekuly glukózy dve molekuly ADP premenia na dve molekuly ATP. Neskôr sa energia, ako keby uchovaná v molekulách ATP, použije (keď sa premení späť na ADP) na procesy asimilácie, prenosu excitácie atď.
Ďalším príkladom bezkyslíkového kroku v energetickom metabolizme je alkoholová fermentácia, pri ktorej jedna molekula glukózy nakoniec produkuje dve molekuly etylalkoholu, dve molekuly CO2 a určitú voľnú energiu:
C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH + voľná energia.
Tretím stupňom je kyslík. Ide o štádium konečného rozkladu organických látok oxidáciou vzdušného kyslíka na jednoduché anorganické: CO 2 a H 2 O. V tomto prípade sa uvoľní maximálne množstvo voľnej energie, ktorej značná časť je rezervovaná aj v tzv. prostredníctvom tvorby molekúl ATP. Takže dve molekuly kyseliny mliečnej, oxidované na CO 2 a H 2 O, odovzdajú časť svojej energie 36 molekulám ATP. Je ľahké vidieť, že tretia etapa energetického metabolizmu poskytuje bunke v najväčšej miere voľnú energiu, ktorá sa ukladá prostredníctvom syntézy ATP.
Všetky procesy syntézy ATP prebiehajú v mitochondriách buniek a sú univerzálne pre všetky živé veci.
Procesy disimilácie v bunke sa teda vyskytujú v dôsledku organických látok, ktoré bunka predtým syntetizovala, a voľného kyslíka prichádzajúceho z vonkajšieho prostredia v dôsledku dýchania. Zároveň sa v bunke hromadia energeticky bohaté molekuly ATP a do vonkajšieho prostredia sa uvoľňuje oxid uhličitý a prebytočná voda. V anaeróbnych organizmoch žijúcich v anoxickom prostredí sa posledný stupeň disimilácie uskutočňuje trochu iným chemickým spôsobom, ale aj s akumuláciou molekúl ATP.
Disimilácia je komplex chemických reakcií, pri ktorých dochádza k postupnému rozpadu zložitých organických látok na jednoduchšie. Tento proces je sprevádzaný uvoľňovaním energie, ktorej významná časť sa využíva pri syntéze ATP.
Disimilácia v biológii
Disimilácia je opačný proces asimilácie. Nukleové kyseliny, bielkoviny, tuky a sacharidy pôsobia ako počiatočné látky, ktoré sa majú rozložiť. A konečnými produktmi sú voda, oxid uhličitý a amoniak. V tele zvierat sa produkty rozpadu vylučujú, keď sa postupne hromadia. A v rastlinách sa oxid uhličitý čiastočne uvoľňuje a amoniak sa v plnom rozsahu používa v procese asimilácie, ktorý slúži ako východiskový materiál pre biosyntézu organických zlúčenín.
Vzťah disimilácie a asimilácie umožňuje tkanivám tela neustále sa aktualizovať. Napríklad do 10 dní sa obnoví polovica albumínových buniek v ľudskej krvi a za 4 mesiace sa obnovia všetky červené krvinky. Pomer intenzity dvoch protichodných metabolických procesov závisí od mnohých faktorov. Toto je štádium vývoja organizmu, veku a fyziologického stavu. V priebehu rastu a vývoja v tele prevláda asimilácia, v dôsledku čoho sa tvoria nové bunky, tkanivá a orgány, dochádza k ich diferenciácii, to znamená k zvýšeniu telesnej hmotnosti. V prítomnosti patológií a počas hladovania prevažuje proces disimilácie nad asimiláciou a telesná hmotnosť klesá.
Klasifikácia organizmov podľa charakteru disimilácie
Všetky organizmy možno rozdeliť do dvoch skupín v závislosti od podmienok, v ktorých dochádza k disimilácii. Sú to aeróby a anaeróby. Tí prví potrebujú k životu voľný kyslík, tí druhí ho nepotrebujú. V anaeróboch prebieha disimilácia fermentáciou, čo je bezkyslíkové enzymatické štiepenie organických látok na jednoduchšie. Napríklad kyselina mliečna alebo alkoholové kvasenie.
Štádiá disimilácie v aeróbnych organizmoch: prípravná fáza
Rozklad organickej hmoty v aeróboch sa uskutočňuje v troch krokoch. Na každom z nich zároveň prebieha niekoľko špecifických enzymatických reakcií.
Prvá etapa je prípravná. Hlavná úloha v tomto štádiu patrí tráviacim enzýmom lokalizovaným v gastrointestinálnom trakte u mnohobunkových organizmov. V jednobunkových organizmoch - enzýmy lyzozómov. Počas prvého štádia sa bielkoviny rozkladajú na aminokyseliny, tuky tvoria glycerol a mastné kyseliny, polysacharidy sa rozkladajú na monosacharidy, nukleové kyseliny na nukleotidy.
glykolýza
Druhým stupňom disimilácie je glykolýza. Preteká bez kyslíka. Biologická podstata glykolýzy spočíva v tom, že ide o začiatok rozkladu a oxidácie glukózy, výsledkom čoho je akumulácia voľnej energie vo forme 2 molekúl ATP. K tomu dochádza v priebehu niekoľkých po sebe nasledujúcich reakcií, ktorých konečným výsledkom je vytvorenie dvoch molekúl pyruvátu a rovnakého množstva ATP z jednej molekuly glukózy. Práve vo forme kyseliny adenozíntrifosforečnej sa časť energie uvoľnenej v dôsledku glykolýzy ukladá, zvyšok podlieha rozptylu vo forme tepla. Chemická reakcia glykolýzy: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.
V podmienkach nedostatku kyslíka v rastlinných bunkách a v kvasinkových bunkách sa pyruvirát štiepi na dve látky: etylalkohol a oxid uhličitý. Toto je alkoholová fermentácia.
Množstvo energie uvoľnenej počas glykolýzy nestačí pre tie organizmy, ktoré dýchajú kyslík. Preto sa v tele zvierat a ľudí pri ťažkej fyzickej námahe syntetizuje vo svaloch laktát, ktorý slúži ako rezervný zdroj energie a hromadí sa vo forme laktátu. Charakteristickým znakom tohto procesu je výskyt bolesti vo svaloch.
kyslíkové štádium
Disimilácia je veľmi zložitý proces a aj tretí kyslíkový stupeň pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich reakcií. Hovoríme o Krebsovom cykle a oxidatívnej fosforylácii.
Pri dýchaní kyslíka sa pyruvirát oxiduje na konečné produkty, ktorými sú CO2 a H2O. Tým sa uvoľní energia uložená vo forme 36 molekúl ATP. Potom rovnaká energia poskytuje syntézu organických látok v plastovom objeme. Evolučne je vznik tohto štádia spojený s akumuláciou molekulárneho kyslíka v atmosfére a objavením sa aeróbnych organizmov.
Miestom realizácie (bunkového dýchania) sú vnútorné membrány mitochondrií, vo vnútri ktorých sa nachádzajú nosné molekuly, ktoré transportujú elektróny k molekulárnemu kyslíku. Energia vytvorená v tomto štádiu sa čiastočne rozptýli vo forme tepla, zatiaľ čo zvyšok ide na tvorbu ATP.
Disimilácia v biológii je reakcia, ktorá vyzerá takto: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
Disimilácia je teda súbor reakcií, ktoré sa vyskytujú v dôsledku organických látok, ktoré boli predtým syntetizované bunkou, a voľného kyslíka, ktorý pochádzal z vonkajšieho prostredia počas dýchania.
