異化作用

基本概念

將自身有機物分解成無機物歸還到無機環(huán)境并釋放能量的過程叫異化作用。異化作用的實質是生物體內的大分子，包括蛋白質、脂類和糖類被氧化并在氧化過程中放出能量。能量中的部分為ADP轉化為ATP的反應吸收，并由ATP作為儲能物質供其他需要。

簡單說，同化作用就是把非己變成自己；異化正好相反把自己變成非己。同化作用是新陳代謝當中的一個重要過程，作用是把消化后的營養(yǎng)重新組合，形成有機物和貯存能量的過程。

細胞呼吸是生物界最基本的異化作用，通過氧化分解有機物釋放能量，為生物體生命活動提供直接能源物質——ATP。細胞呼吸按著是否需要氧氣的參與分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式，但有的生物或組織可進行有氧呼吸，也可進行無氧呼吸，還可同時進行有氧呼吸和無氧呼吸，如酵母菌等。

主要類型

異化作用的類型包括需氧型、厭氧型和兼性厭氧型。

需氧型

絕大多數的動物和植物都需要生活在氧充足的環(huán)境中。它們在異化作用的過程中，必須不斷地從外界環(huán)境中攝取氧來氧化分解體內的有機物，釋放出其中的能量，以便維持自身各項生命活動的進行。這種新陳代謝類型叫做需氧型，也叫做有氧呼吸型。有氧的異化作用中，糖、脂類、蛋白質等變?yōu)楹然幕衔锊⑦M行了脫羧的酶促反應，生成二氧化碳；而氫則由脫氫酶激活在線粒體內經過呼吸鏈的傳遞將底物還原逐步釋放能量，自身被氧化生成水。

厭氧型

這一類型的生物有乳酸菌和寄生在動物體內的寄生蟲等少數動物，它們在缺氧的條件下，仍能夠將體內的有機物氧化，從中獲得維持自身生命活動所需要的能量。這種新陳代謝類型叫做厭氧型，也叫做無氧呼吸型。無氧的異化作用缺乏氧這一氧化劑，不能完全將大分子分解，釋放出其中的能量。

兼性厭氧型

這一類生物在氧氣充足的條件下進行有氧呼吸，把有機物徹底的分解為二氧化碳和水，在缺氧的條件下把有機物不徹底的分解為乳酸或酒精和水。典型的兼性厭氧型生物就是酵母菌。

應用

酵母菌

酵母菌的代謝作用如同許多微生物一樣包含有能的增加或積聚（異化作用）和能量的消耗或生物合成途徑(同化作用),這些過程包括簡單的原子、原子團或電子的轉移。生長就是這些氧化還原作用反應平衡的作用，以異化作用釋放出的部分能量，可用來促使蛋白質及細胞所需要的其他物質的合成。酵母菌在生產中的應用十分廣泛，除了熟知的釀酒、發(fā)面外，還能用于生產有機酸、提取多種酶等。

甲基營養(yǎng)菌

甲基營養(yǎng)菌代謝甲醛的異化途徑，是通過輔酶因子自發(fā)地或者在酶的催化作用下使甲醛與C1載體結合并將其氧化為中間產物甲酸，甲酸在甲酸脫氫酶的作用下氧化為CO2。甲基營養(yǎng)菌代謝甲醛的異化途徑包括四氫葉酸途徑（THF）、四氫甲烷蝶呤途徑（H4MPT）、谷胱甘肽 （GSH/MySH）途徑，涉及到關鍵酶及其編碼基因。深入研究甲醛異化途徑、關鍵酶、基因及其功能，是構建凈化甲醛工程菌和開發(fā)凈化甲醛轉基因植物的關鍵。