Assimilation ist ein zentraler biologischer Prozess, der die Umwandlung von aufgenommenen Nährstoffen in körpereigene Substanz beschreibt. Diese Umwandlungsprozesse sind für das Wachstum, die Energieversorgung und die Erhaltung der Strukturen lebender Organismen von fundamentaler Bedeutung. Der Begriff "Assimilation" leitet sich vom lateinischen Wort „assimilare“ ab, was „angleichen“ bedeutet, und beschreibt die Fähigkeit von Lebewesen, fremde Stoffe in körpereigene Substanzen umzuwandeln und so dem Organismus anzupassen. Assimilation umfasst dabei verschiedene Stoffwechselvorgänge, bei denen anorganische und organische Stoffe aufgenommen und in Bausteine der eigenen Zellen eingebaut werden.

Man unterscheidet in der Biologie zwischen autotropher und heterotropher Assimilation, abhängig davon, ob der Organismus seine Nährstoffe aus anorganischen oder organischen Quellen gewinnt. Autotrophe Organismen, wie Pflanzen, Algen und einige Bakterien, betreiben beispielsweise Fotosynthese oder Chemosynthese, um aus anorganischen Stoffen, wie Kohlendioxid und Wasser, energiereiche organische Verbindungen wie Zucker herzustellen. Bei der Fotosynthese nehmen Pflanzen Kohlendioxid aus der Luft und Wasser aus dem Boden auf. Mithilfe von Lichtenergie, die sie durch das Chlorophyll absorbieren, wandeln sie diese Stoffe in Glukose und Sauerstoff um. Die dabei entstehenden Kohlenhydrate werden dann entweder zur Energiegewinnung genutzt oder in Form von Stärke oder anderen Reservestoffen gespeichert. Dieser Prozess ist ein typisches Beispiel für die autotrophe Assimilation, bei der die Organismen ihre Biomasse selbstständig aus anorganischen Ausgangsstoffen synthetisieren.

Heterotrophe Organismen wie Tiere, Pilze und die meisten Bakterien sind hingegen auf organische Verbindungen als Nahrungsquelle angewiesen, die sie mit der Nahrung aufnehmen. Sie betreiben heterotrophe Assimilation, indem sie die aufgenommenen organischen Stoffe wie Kohlenhydrate, Proteine und Fette im Verdauungstrakt aufspalten und dann in ihre Körperzellen transportieren, wo sie in körpereigene Substanzen umgebaut werden. Bei Tieren etwa werden Proteine aus der Nahrung in einzelne Aminosäuren zerlegt, die dann in den Zellen genutzt werden, um eigene Proteine aufzubauen, die für Gewebe, Enzyme und andere zelluläre Strukturen notwendig sind. Ebenso werden Fette aus der Nahrung in Fettsäuren und Glycerin zerlegt und in körpereigene Fette umgewandelt, die als Energiespeicher oder als Membranbausteine dienen.

Ein weiterer wichtiger Teil der Assimilation ist die Stickstoffassimilation, die bei Pflanzen und bestimmten Mikroorganismen vorkommt. Da Stickstoff ein essentielles Element für die Bildung von Aminosäuren und Nukleinsäuren ist, muss er in einer verwertbaren Form vorliegen. Pflanzen nehmen Stickstoff meist in Form von Nitraten oder Ammonium aus dem Boden auf und bauen ihn mithilfe von Enzymen in Aminosäuren ein. Einige Mikroorganismen, wie bestimmte Bakterien und Cyanobakterien, können sogar Stickstoff direkt aus der Atmosphäre binden und in eine für Pflanzen nutzbare Form umwandeln. Dieser Prozess, auch Stickstofffixierung genannt, ist entscheidend für die Stickstoffversorgung von Pflanzen und damit indirekt auch für das Wachstum aller heterotrophen Organismen, die auf pflanzliche oder tierische Nahrung angewiesen sind.

Assimilation ist eng mit der Dissimilation verknüpft, dem Prozess, bei dem die gespeicherte Energie in den Nährstoffen durch deren Abbau freigesetzt wird. Während Assimilation zum Aufbau und zur Speicherung von Stoffen führt, steht die Dissimilation für den Energieverbrauch und -abbau, etwa durch die Zellatmung. Diese beiden Prozesse bilden zusammen den Gesamtstoffwechsel und sorgen dafür, dass der Organismus seine Energie- und Materialbilanz im Gleichgewicht hält.

Zusammengefasst ist die Assimilation ein essenzieller Bestandteil des Stoffwechsels, durch den Lebewesen fremde Stoffe in körpereigene Substanzen umwandeln, um ihren Energiebedarf zu decken, Gewebe zu erneuern und zu wachsen. Die Assimilation ermöglicht den Aufbau von Biomasse und ist damit ein grundlegender Prozess für die Aufrechterhaltung des Lebens, der in allen Organismen zu finden ist, jedoch je nach Organismengruppe unterschiedliche Mechanismen und Stoffwechselwege umfasst.