Dissimilation

Medizinische Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher (Facharzt für innere Medizin) am 13. November 2016Geprüfte Qualität
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Die Dissimilation stellt einen der zentralsten Vorgänge im Organismus eines jeden atmenden Lebewesens dar. Sie gewährleistet die Aufrechterhaltung und intakte Funktion des gesamten Stoffwechsels, Herz-Kreislauf-Systems sowie des zentralen Nervensystems. Aus dieser Bedeutsamkeit resultiert bei einem gestörten Ablauf jedoch zugleich das Vorhandensein vieler schwerwiegender Folgen und Krankheitssymptome.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Dissimilation?

Der Begriff ‚Dissimilation‘ leitet sich vom lateinischen Ausdruck ‚dissimilis‘ (= unähnlich) beziehungsweise ‚dissimilatio‘ (= das Unähnlichmachen) ab. Der Dissimilation liegt der enzymatische Abbau körpereigener Stoffe zugrunde, die zunächst über die Nahrung aufgenommen werden. Hierzu zählen beispielsweise Fette und Kohlenhydrate sowie Glucose.

Im Anschluss an deren Abbau kommt es zu einer Ausscheidung der nun vorliegenden körperfremden Stoffe in Form von Wasser und Kohlenstoff(-dioxid). Des Weiteren werden während der gesamten Dissimilation große Mengen an Energie gewonnen, die die Zellen in Form des universellen Energieüberträgers Adenosintriphosphat (ATP) speichern und weiterverarbeiten.

Pro Molekül Glucose beläuft sich die Anzahl der gewonnenen ATP-Moleküle auf 38. Es liegt zudem eine Differenzierung zwischen oxidativem Energiegewinn (= Reaktionsablauf mit Sauerstoff), auch aerobe Atmung genannt, und anaerober Atmung (= ohne Einfluss von Sauerstoff) vor. Letzte ist im alltäglichen Sprachgebrauch vor allem als Gärung bekannt.

Funktion & Aufgabe

Die Dissimilation findet in den Zellen des menschlichen Körpers statt. Sie umfasst die vier Teilschritte Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus sowie die abschließende Atmungskette, auch Endoxidation genannt.

Abgesehen von der Glykolyse, die im Zellplasma abläuft, finden alle übrigen Teilprozesse in den Mitochondrien oder an deren innerer Membran statt. Mitochondrien sind kleine Zellorganellen, die von einer Doppelmembran umschlossen und dadurch vom Zellplasma isoliert sind. Nimmt der Mensch über die Nahrung Glucose auf, so beginnt zunächst eine Energieaufwendungsphase, in der sich eine Phosphatgruppe an das sechste Kohlenstoffatom des Glucosemoleküls anlagert. Dieses stammt aus einer vorangegangenen Spaltung eines Moleküls ATP in ADP (= Adenosindiphosphat). Nach abermaligem Ablaufen desselben Prozesses zerfällt die Glucose mit ihren sechs Kohlenstoffatomen in zwei Moleküle mit jeweils drei Kohlenstoffatomen.

Die Dissimilation findet in den Zellen des menschlichen Körpers statt.

Im Anschluss beginnt die Energiefreisetzungsphase. Die Phosphate lösen sich von den Kohlenstoffatomen und verbinden sich mit ADP zu ATP. Wassermoleküle werden abgespalten und es findet eine energiereiche Reduktion des Stoffes NAD zu NADH+H+ statt. Die letztgenannten Produkte tragen die Bezeichnung „Reduktionsäquivalente“ und dienen der Übertragung und Speicherung von Elektronen.

Es folgt die oxidative Decarboxylierung. Auch hier findet zunächst eine vergleichbare Reduktion statt; jedoch verknüpft sich das ursprüngliche Glucosemolekül anschließend mit einem Coenzym, um in den Citratzyklus eintreten zu können.

Fette passieren zunächst den Fettsäurezyklus, um daraufhin an geeigneter Stelle in den Citratzyklus eingeschleust zu werden. Hier durchläuft das Molekül eine Reihe verschiedener, neuer Verbindungen und Abspaltungen von Atomen. All diese Vorgänge tragen in erster Linie dazu bei, genügend weitere Elektronenüberträger für die Endoxidation bereitzustellen und das für den Menschen giftige Kohlenstoffdioxid zu entsorgen.

An der inneren Mitochondrienmembran sowie in dem Spalt zwischen innerer und äußerer Membran (= Intermembranraum) treffen die Reduktionsäquivalente ein und oxidieren. Dadurch werden Elektronen an der Innenmembran durch verschiedene Proteinkomplexe geschleust und zugleich Wasserstoffprotonen in den Zwischenraum gepumpt. Diese verbinden sich mit Sauerstoffatomen und verlassen die Zelle als Wassermolekül.

Die Atmungskette stellt, energetisch gesehen, den wichtigsten Teil der gesamten Dissimilation dar. Durch die ausgebildeten Kräfte und Konzentrationsunterschiede zwischen Innen- und Außenmilieu des Mitochondriums kommt es zur Bildung von 34 Molekülen ATP.

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Krankheiten & Beschwerden

Damit es zur Entstehung einer solch hohen Zahl an ATP kommen kann, muss ausreichend Sauerstoff zur Verfügung stehen. Unter anaeroben Bedingungen, das heißt bei einer Gärung, fehlt dieser jedoch, sodass die Endoxidation nicht ablaufen kann. Das hat wiederum zur Folge, dass bei derselben Energiezufuhr lediglich eine zehnprozentige Energiegewinnung stattfindet, da schließlich nur noch vier der eigentlichen 38 Moleküle ATP gewonnen werden können.

Eine solche (Milchsäure-)Gärung tritt beispielsweise beim Sport oder vergleichbarer körperlicher Belastung ein. Bemerkbar wird dies durch schmerzhaftes Brennen der Muskeln, da diese durch die überschüssigen und nicht vollständig abgebauten Produkte regelrecht übersäuern.

Eine dauerhaft gestörte Energiegewinnung, die etwa durch das Fehlen entsprechender Coenzyme, eine unzureichende Sauerstoffzufuhr von außen oder durch Aufnahme von schadstoffreichem Wasser entsteht, kann im Härtefall zu einer Krebserkrankung führen. Frühzeitig erkennbar ist eine derartige Störung anhand der verringerten Körpertemperatur der Betroffenen. Die Freisetzung von Wärme geht schließlich mit der Gewinnung von Energie einher.

Doch auch weniger drastische Beschwerden können Folge einer kurzzeitig verringerten Sauerstoffversorgung der Zellen sein. So führt ein Mangel in den Zellen des Gehirns zu Konzentrationsstörungen und Müdigkeit. Gleichzeitig kann der Mangel in Herz, Lunge und Arterien extreme Abgeschlagenheit und Kreislaufprobleme bis hin zum Kollaps verursachen.

Zudem ist das gesamte Immunsystem durch den Sauerstoffmangel in den Zellen geschwächt, sodass von einer erhöhten Anfälligkeit für sämtliche Krankheiten ausgegangen werden muss.

Ebenso besteht das zentrale Nervensystem aus Dissimilation-betreibenden Zellen, den Neuronen. Da auch diese bei einer unvollständig ablaufenden Dissimilation nicht korrekt arbeiten und gegebenenfalls übersäuern, kommt es zu einer Übererregbarkeit des Nervensystems. Diese äußert sich in Form von Nervosität, Gereiztheit bis hin zu Muskelzittern und Muskelschmerzen. Auch können Stress und Reizüberflutung Ursache für eine gestörte Dissimilation sein.

Um einer chronischen Störung der Dissimilation im gesamten Organismus entgegenzuwirken, empfiehlt es sich, auf eine gesunde, ausgewogene Ernährung sowie auf ausreichend Bewegung, idealerweise an der frischen Luft, zu achten. Außerdem gilt es, unnötige körperliche und seelische Belastungen zu vermeiden.

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