【倫語嘉音】氧氣和生命

 

 

 

 

      在我們生活的現代地球環境中,氧元素的原子豐度(同其他化學元素向比較的相對數量)排在第五位,僅次于氫、氦、碳和氮。在海水和地殼里,氧是最多的元素。以質量計算,氧(主要以水的形式存在,還有溶解在水里的氧和各種化合物中的氧)占海水的85.8%,占地殼的48.6%(存在于各種氧化合物中)。

      氧是地球上含量最豐富的元素,氧的化學性質十分活潑,它能與元素周期表中的大部分元素起反應,形成種類繁多數量巨大的氧化物大家族。地球上的山川、巖石、土壤、江河湖海里的水都是氧化物。

 

   

 

   氧氣的價電子速率很高,蘊含較大的動能,所以氧在與其它物質起反應時,氧的價電子總是降低速率,放出大量的熱量,使反應十分劇烈:如燃燒、爆炸;但有時的氧化反應十分的平靜,悄悄地、頑強地進行,如:鐵生銹、銅生銹、切開的蘋果表面氧化。氧的這些特性,都是由其二個活潑好動的價電子所引起的:氧氣的原子序數是16,內層電子按28,排列,十分穩定。外層的6個價電子不可能在原子周圍形成均布的運轉,于是有4個價電子在次外層,剩下2個價電子在最外層,這些個電子不僅速率很高,而且最外層電子受內層電子的牽連較小,速率的可塑性很大,能快能慢,所以氧的化學性質十分活潑,能與許多物質起反應,生成了種類眾多的氧化物。

     氧原子的半徑很小,二個最外層價電子速率很高,它最喜歡與原子半徑小、價電子速率高的氫、碳相結合。所以人們就利用氫或一氧化碳從其它氧化物中把氧結合出來,提純別的物質。于是人們就把這些更易于與氧結合的物質叫做還原劑。還原劑與氧化物中的氧結合形成新的氧化物。而原來的氧化物失去了氧,形成了純的物質。這就是平常所說的氧化還原反應。

 

 

 

    

   氧是生物組織中的最大組成部分。99%以上的生物組織,都是由氧(62%)、碳(20%)、氫(10%)、氮(3%)、鈣(2.5%)、磷(1.14%)和氯、硫、鉀、鈉10種元素組成的。

    在人體的物質組成成分當中,氧元素的分量最多。正常人體包含有26種化學元素,其中氧元素的質量是46千克,以下依次為碳(15千克)、氫(9千克)、氮(2千克)、鈣(1.5千克)和氯(0.8千克)、磷(0.8千克)、硫(0.1千克)、氟(0.1千克),鈉(0.078千克)、鎂(0.05千克)、鐵(0.024千克)和0.0018千克不到的錳、鉛、銅、砷、硅、溴、鉀、鋁等微量元素。

    在空氣里邊,氧的含量僅次于氮。以重量計算占23.1%,以體積計算占20.93%。

    氣體對于生命的意義,也幾乎是不言而喻的。我們的古人在千百年前就說過氣聚則生,氣散則死

 

  

 

   細胞的直接生活環境一般是水溶液,在這種水溶液中溶有多種氣體,其中與細胞生命活動關系最直接最密切的是氧和二氧化碳。

    氧之所以重要,是因為細胞需要能量,而現今的絕大多數的生物細胞都是好氧性的。細胞要生存,就得不斷地建造和更新它的結構成分,這就需要不斷地合成蛋白質、核酸及其他復雜的有機物。這些物質的合成過程都是需要能量的。細胞的運動,例如肌細胞的收縮,鞭毛或纖毛的運動,也都需要能量。現今的絕大多數細胞都是靠氧化有機物的作用來取得所需的能量的。如果沒有氧,細胞內的氧化作用就不能進行,得不到能量,細胞的生存就會受到威脅。

 

    

     

      能量在細胞中要經過一系列的轉化、貯存和利用的過程。細胞里有一種物質叫三磷酸腺苷(ATP),是一種貯存能量的物質,當它被分解成二磷酸腺苷(ADP)以及ADP進一步分解成一磷酸腺苷(AMP)時,都能釋放出能量來。肌肉收縮所直接利用的能量正是ATP分解所釋放的能量。ATP不僅是肌細胞收縮的直接能源,而且是許多別的細胞生命活動的直接能源。ATP分解后需要重新合成。合成需要能量,由磷肌酸分解提供。磷肌酸也是肌細胞里一種貯有能量的物質,它消耗后也需要重新合成,則由肌糖元的無氧酵解成丙酮酸和乳酸,以及丙酮酸、乳酸和脂肪酸的氧化提供能量。所以,肌細胞收縮的直接能源是ATP,而最終消耗的則是肌糖元和脂肪。在這個能量轉換和利用過程中,只有丙酮酸、乳酸和脂肪酸的氧化是需氧的。

 

 

 

嘉醫養  逆生長


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