Дисиміляція, або енергетичний обмін в клітині
Дисиміляція, або енергетичний обмін. У цьому процесі високомолекулярні органічні речовини перетворюються в прості органічні та неорганічні. Процес цей багатоступінчастий і складний. Схематично він може бути зведений до наступних трьох етапах:
Перший етап - підготовчий. Високомолекулярні органічні речовини ферментативно перетворюються в більш прості: білки - в амінокислоти, крохмаль - в глюкозу, жири-в гліцерин і жирні кислоти. Енергії при цьому виділяється трохи і вся вона переходить в форму теплової енергії.
Другий етап - безкисневому. Утворилися на першому етапі речовини під дією ферментів зазнають подальший розпад. Як приклад може служити гліколіз - ферментативний безкисневому розпад молекули глюкози до двох молекул молочної кислоти в клітинах тваринних організмів. Процес цей багатоступінчастий (його послідовно здійснюють 13 ферментів) і лише в самому узагальненому вигляді може бути зображений так:
З перебігом реакції гліколізу на кожному етапі виділяється вільна енергія. Сумарне її кількість розподіляється наступним чином: одна частина (≈60%) розсіюється у вигляді теплоти, а інша ( «≈0%) зберігається в клітці і потім використовується. Збереження виділеної енергії відбувається через розібрану вище систему «АТФ⇔АДФ». В даному випадку за рахунок енергії, що звільнилася при безкисневому розщепленні однієї молекули глюкози, дві молекули АДФ перетворюються в дві молекули АТФ. Пізніше енергія, як би законсервована в молекулах АТФ, буде використана (при їх зворотному перетворенні в АДФ) на процеси асиміляції, перенесення збудження і т. Д.
Іншим прикладом безкисневого етапу енергетичного обміну може служити спиртове бродіння, при якому з однієї молекули глюкози в кінцевому рахунку утворюється дві молекули етилового спирту, дві молекули СО2 і деяку кількість вільної енергії:
Третій етап - кисневий. Це етап остаточного розщеплення органічних речовин шляхом окислення киснем повітря до простих неорганічних: СО2 і Н2 О. При цьому виділяється максимальна кількість вільної енергії, значна частина якої також резервується в клітці через освіту молекул АТФ. Так, дві молекули молочної кислоти, окислюючись до СО2 і Н2 O, передають частину своєї енергії 36 молекулам АТФ. Легко бачити, що третій етап енергетичного обміну в найбільшою мірою забезпечує клітину вільної енергією, яка запасається шляхом синтезу АТФ.
Всі процеси синтезу АТФ здійснюються в мітохондріях клітин і універсальні для всього живого.
Таким чином, процеси дисиміляції в клітці відбуваються за рахунок органічних речовин, раніше синтезованих клітиною, і вільного кисню, що надходить із зовнішнього середовища завдяки диханню. При цьому в клітці накопичуються багаті енергією молекули АТФ, а в зовнішнє середовище виводяться вуглекислий газ і надмірна кількість води. В анаеробних організмах, які живуть в безкисневому середовищі, останній етап дисиміляції здійснюється дещо іншим хімічним шляхом, але також з накопиченням молекул АТФ.