没有好奇吗?为什么我们呼吸利用的是氧气而非氮气呢?氮气好浪费了哦!
1.当我们呼吸时,吸入的氧气与肺中的红细胞汇合进入内循环,心肺循环开启,氧气在血液里面主要是靠血红蛋白运输的,而氮气在血液里面是没有专门的运输的载体的。
2.氧比氮元素更活泼,氮气较稳定。活泼有啥用?
生物从涉及电子转移的化学反应中获得能量,称为氧化还原反应。可以使用各种物质作为电子给体,并且可以使用各种物质作为电子受体。生命代谢的基础,在生命起源的那一刻就已经决定。每一个生命体的内部,总是发生着无数生化反应,大量的有机物在合成,也有大量的有机物在分解,形成不断流动的物质和能量——这便是新陈代谢。
氮的氧化性比氧差很多。氮、氧的氧化性差异的根本在于:根据原子模型,电子以不同的能级分布在不同的电子层上,能量低的电子在内层,能量高的电子在外层。氧气仅仅只有8个电子,最外层电子数为6个,所以它很容易夺取2个电子填满外层轨道,处于-2价状态。而氮是5个电子,它的内核比氧的束缚力更小不说,如果要填满外层,就要吸收3个电子,这就让它的负价态相比起氧气来说,变得更加的不稳定。它的弱氧化性,不说比氧气差多了,甚至远远比不上NO3-、NO2-、SO4-、CO2、Fe3+等等。
氮气不溶于水,氧气是微溶于水,在江河湖海里,氧气含量远比陆地更少,虽然水生植物会产生氧气增加水里氧气的含量,但是水生动物却是通过氧气来呼吸的。
3.呼吸作用要吸入的不是气体而是能量
呼吸作用有一个更严格的定义:将物质氧化释放的能量在电子传递链上制造膜内外电势差,并以这电势差驱动ATP合酶生成ATP。驱动ATP合成的并不是哪个直接的化学反应,而是离子流回膜内侧时的机械能;而氧气在有氧呼吸中真正的作用,就是作为原电池的正极(最终电子受体),使电子传递链上产生巨大的电动势,继而增大单位时间内电子传递链上的电子流流量;而所谓的“无氧呼吸”,就是用氧气以外的其他物质作为最终电子受体的呼吸作用若是依照这个定义,醋酸杆菌氧化乙醇产醋,酵母与植物产酒精,乳酸菌和人产生乳酸,严格说这些“无氧呼吸”都算不上呼吸。
氧气是吸入空气的生物想要利用的化学能的主要来源。可以理解成氧气是一种非常高能量的化学物质,氮气是一种非常低能量的化学物质。其次,就是要考虑不仅仅是能量高低,而是能量释放!!是高效的新陈代谢!!例如,酵母在厌氧环境下代谢的乙醇(酒精),提纯后甚至可以直接当做燃料使用。由于没有强氧化物,早期生命不仅代谢效率极低,而且相当的浪费。30亿年前,蓝细菌的横空出世,才改变了这一切。蓝细菌通过光合作用,释放出大量的氧气。总有一些个体,发生了基因突变,竟然利用氧气的强氧化性,彻底氧化了葡萄糖,释放出了最多的ATP。旺盛的新陈代谢,为多细胞生命的出现打下了坚实的基础。
4.从根本上来说,地球生命是碳基属性,就决定了不可能呼吸氮?
碳原子拥有两层电子,不大不小。碳不仅可以与氢、氧、氮、硫、磷,等多种非金属形成共价化合物(共4个共价键),它自己和自己也能结合,形成单键、双键,三键等不同的形式。

从终端产物分析,任何的动物除了从外界补充水外,身体产生的水也是非常重要的,我们吸入的氧气在线粒体内与有机物发生化学反应,从而产生了对于大多数动物最主要的水和能量,水是有氧呼吸的最终产物之一,这使得动物在遇到干旱等自然灾害时的生存能力大大的提高了。
如果动物是用氮气呼吸,那么最终的产物就可能是氮化氢,就是氨气,对于动物的组织来说氨气具有腐蚀性和刺激性,这就会发生动物边呼吸,机体变损伤的现象。除此之外,用氮气呼吸,最终还可能出现一种产物氮化碳,氮化碳是一种硬度可以跟金刚石媲美的化合物,日积月累,是要身体石化吗?
5.补充:呼吸的氧气纯度并非越高越好,氮气的存在是有稀释作用了吗?
空气中氮气最多,还有其他微量的气体,这些气体是在动物呼吸氧气时一同被吸入的,虽然这些气体表面上看没有什么作用,但是如果剔除掉这些气体,变成纯氧呼吸,会危害到动物的健康。即,呼吸高浓度氧是有毒的。我们呼吸的空气中主要成分是氮气,氧气占21%左右,那么似乎氮气起到了稀释氧气的作用?
我们日常呼吸的氧气在细胞内参与各种代谢过程,会产生一些具有氧化作用的自由基。 自由基有用但不能太多,它是一种非常活跃的分子,它们带有未配对的电子,容易与其他分子发生反应。当自由基过多时,它们会攻击细胞内的各种生物分子,如DNA、蛋白质和脂质等,导致细胞功能受损。 这种氧化损伤被认为是衰老的一个重要因素。
6.辩证思考:氮气意义重大
目前并未发现有任何机制禁止以氮气为最终电子受体的呼吸作用在进化中诞生,如果在哪个平行宇宙的地球上真的进化出了氮呼吸,那这地球上的生物可能实现了我们的固氮酶没做到的事——用尽量低的能耗去还原氮气分子。
有没有可能氮气是以某种形式参与了人体的气体循环的?或者至少氮气起到了稀释氧气的作用(纯氧有毒)或者维持动物体内外某要压力平衡?
而氮元素对生物非常重要,生命遗传密码DNA,即脱氧核糖核酸,是由碳,氮,氢,氧,磷构成;人类,动物和植物都依赖于氮,因为每种蛋白质都含有氮作为构成元素之一。人类不能直接利用氮气,而是通过植物、微生物固氮后,为高等动物提供氮元素。即使是能够固氮的植物(和细菌)也不能直接利用空气中的氮来建造蛋白质,而是以氨的形式或以硝酸盐的形式存在。
有没有可能,如果不要以人类的视角,不要以动物的视角来分析,氮气也许有我们未知的某种生命呼吸的密码??
7.另一种推测:生命的进化是从宇宙的视角而不是仅仅在地球的视角来“组织采购”原材料的!
比如,氢元素的存在!氢元素是宇宙中最原始的元素,遍布宇宙而且是丰度(含量)最高的;氧元素在宇宙中的含量也是排在前几位的;组成生命最重要遗传密码的碳,氮,氧,氢等元素在宇宙中蕴藏非常丰富的;无论是氢气还是氢离子都远比氧气与氮气活泼,不活泼的氮元素与氢元素一旦结合为氨基(NH3),或者与氧结合为硝酸根(NO3)等物质,就完全改变了氮元素的活性;结合氧就是水资源(H20),水循环!