Στα βιολογικά συστήματα, η ισορροπία διατηρείται λόγω της ύπαρξης τροφικών αλυσίδων. Κάθε οργανισμός παίρνει τη θέση του σε αυτά, λαμβάνοντας οργανικά μόρια για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή του. Ταυτόχρονα, η διαδικασία του διαχωρισμού των πολύπλοκων ουσιών σε στοιχειώδεις που μπορούν να αφομοιωθούν από οποιοδήποτε κύτταρο ονομάζεται αφομοίωση. Στη βιολογία, αυτή είναι η βάση για την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών μαζί με την αφομοίωση. Η αφομοίωση ονομάζεται επίσης καταβολισμός, ένας τύπος διασπαστικού μεταβολισμού.
Στάδια αφομοίωσης
Η αφομοίωση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει τα πεπτικά συστήματα του σώματος, η οποία καταλήγει στην απόκτηση συστατικών της τροφής, την επεξεργασία τους και τον μεταβολισμό τους στο κύτταρο. Ένα υπόστρωμα για αφομοίωση στη βιολογία είναι κάθε πολύπλοκο οργανικό μόριο για το οποίο το σώμα διαθέτει τα κατάλληλα ενζυμικά συστήματα για να διασπαστεί.
Το πρώτο στάδιο του καταβολισμού είναι προπαρασκευαστικό. Περιλαμβάνει τη διαδικασία της κίνησηςστα τρόφιμα και τη σύλληψή τους. Οι πρωτεΐνες, τα λίπη και οι υδατάνθρακες στη σύνθεση των ζωντανών ή σε αποσύνθεση ιστών λειτουργούν ως πρώτες ύλες τροφίμων. Το προπαρασκευαστικό στάδιο της αφομοίωσης στη βιολογία είναι ένα παράδειγμα της διατροφικής συμπεριφοράς ενός οργανισμού και της εξωκυτταρικής πέψης. Κατά τη διάρκεια της, οι μονοκύτταροι οργανισμοί λαμβάνουν πολύπλοκες οργανικές πρώτες ύλες, τις φαγοκυτταρώνουν και τις διασπούν σε στοιχειώδη συστατικά.
Στους πολυκύτταρους οργανισμούς, το προπαρασκευαστικό στάδιο της αφομοίωσης σημαίνει τη διαδικασία μετακίνησης προς την τροφή, λήψη και πέψη της στο πεπτικό σύστημα, μετά την οποία τα στοιχειώδη θρεπτικά συστατικά μεταφέρονται από το κυκλοφορικό σύστημα στα κύτταρα. Τα φυτά έχουν επίσης ένα προπαρασκευαστικό στάδιο. Συνίσταται στην απορρόφηση των προϊόντων αποσύνθεσης της οργανικής ύλης, τα οποία αργότερα παραδίδονται από τα συστήματα μεταφοράς στο σημείο της ενδοκυτταρικής αφομοίωσης. Στη βιολογία, αυτό σημαίνει ότι για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των φυτών απαιτείται ένα υπόστρωμα, η καταστροφή του οποίου πραγματοποιείται από μικροοργανισμούς, όπως τα βακτήρια αποσύνθεσης.
Αναερόβια αφομοίωση
Το δεύτερο στάδιο της αφομοίωσης ονομάζεται χωρίς οξυγόνο, δηλαδή αναερόβιο. Αφορά περισσότερο τους υδατάνθρακες και τα λίπη, γιατί τα αμινοξέα δεν μεταβολίζονται, αλλά αποστέλλονται στο σημείο της βιοσύνθεσης. Από αυτά κατασκευάζονται μακρομόρια πρωτεΐνης και επομένως η χρήση αμινοξέων είναι παράδειγμα αφομοίωσης, δηλαδή σύνθεσης. Η αφομοίωση είναι (στη βιολογία) η διάσπαση των οργανικών μορίων με την απελευθέρωση ενέργειας. Ταυτόχρονα, σχεδόν όλοι οι οργανισμοί είναι σε θέση να μεταβολίζουν τη γλυκόζη, έναν παγκόσμιο μονοσακχαρίτη πουείναι η κύρια πηγή ενέργειας για όλα τα έμβια όντα.
Κατά τη διάρκεια της αναερόβιας γλυκόλυσης, συντίθενται 2 μόρια ATP, τα οποία αποθηκεύουν ενέργεια σε μακροεργικούς δεσμούς. Αυτή η διαδικασία είναι αναποτελεσματική και επομένως απαιτεί μεγάλη κατανάλωση γλυκόζης με το σχηματισμό πολλών μεταβολιτών: πυροσταφυλικό ή γαλακτικό οξύ, σε ορισμένους οργανισμούς - αιθυλική αλκοόλη. Αυτές οι ουσίες θα χρησιμοποιηθούν στο τρίτο στάδιο της αφομοίωσης, αλλά η αιθανόλη θα χρησιμοποιηθεί από τον οργανισμό χωρίς ενεργειακά οφέλη για την πρόληψη της δηλητηρίασης. Ταυτόχρονα, τα λιπαρά οξέα, ως προϊόντα διάσπασης λίπους, δεν μπορούν να μεταβολιστούν από υποχρεωτικά αναερόβια, καθώς απαιτούν αερόβιες οδούς διάσπασης που περιλαμβάνουν ακετυλο-συνένζυμο-Α.
Αερόβια αφομοίωση
Η αφομοίωση οξυγόνου στη βιολογία είναι η αερόβια γλυκόλυση, μια διαδικασία διάσπασης της γλυκόζης με υψηλή απόδοση ενέργειας. Είναι 36 μόρια ATP, το οποίο είναι 18 φορές πιο αποτελεσματικό από την ανοξική γλυκόλυση. Στο ανθρώπινο σώμα, υπάρχουν δύο στάδια γλυκόλυσης και επομένως η συνολική ενεργειακή απόδοση κατά τον μεταβολισμό ενός μορίου γλυκόζης είναι ήδη 38 μόρια ATP. 2 μόρια σχηματίζονται στο στάδιο της γλυκόλυσης χωρίς οξυγόνο και άλλα 36 κατά την αερόβια οξείδωση στα μιτοχόνδρια. Ταυτόχρονα, σε ορισμένα κύτταρα υπό συνθήκες ανεπάρκειας οξυγόνου, η οποία παρατηρείται στη στεφανιαία νόσο, η κατανάλωση μεταβολιτών μπορεί να ακολουθήσει μόνο την οδό χωρίς οξυγόνο.
Μεταβολισμός αερόβιων και αναερόβιων
Αποομοίωση σε αναερόβια καιαερόβιοι οργανισμοί είναι παρόμοια. Ωστόσο, σε καμία περίπτωση τα αναερόβια δεν μπορούν να συμμετέχουν στην αερόβια οξείδωση. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούν να έχουν τρίτο στάδιο αφομοίωσης. Οι οργανισμοί που διαθέτουν ενζυμικά συστήματα για τη δέσμευση οξυγόνου, για παράδειγμα, την οξειδάση του κυτοχρώματος, είναι ικανοί για αερόβια οξείδωση και επομένως, κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού, λαμβάνουν ενέργεια πιο αποτελεσματικά. Επομένως, η αφομοίωση του οξυγόνου στη βιολογία είναι ένα παράδειγμα της πιο αποτελεσματικής μεταβολικής οδού για τη διάσπαση της γλυκόζης, η οποία επέτρεψε την εμφάνιση θερμόαιμων οργανισμών με ανεπτυγμένο νευρικό σύστημα. Ταυτόχρονα, τα νευρικά κύτταρα δεν έχουν ένζυμα υπεύθυνα για τη διάσπαση άλλων μεταβολιτών, επομένως είναι σε θέση να διασπάσουν μόνο τη γλυκόζη.
