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世界新动态：趣谈 | 地球上氮气占78%，为什么人类却只能吸收到氧气而生存？

来源：科普中国

大气中有78%的氮，只有21%的氧。那么，当有更多的氮需要时，为什么动物进化为呼吸氧气呢？有些树是通过根部固定氮的，但是有没有依赖氮的动物？

我们所有（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。

人类从植物和/或动物来源获取氮来制造蛋白质。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。


(资料图)

为什么是氧气？氧气可以通过放热反应与碳水化合物反应，从而提供能量。氮没有成分的类似反应。

氮是一种相当惰性的化学物质（它确实会发生反应，但不会像氧气那么多——这就是为什么它在大气中相当稳定，而氧气必须通过光合作用不断地再生）。

更有趣的是，生命是否可以用氯作为氧化剂形成？需要一种非常不同的光合作用才能从氯化钠或其他氯化物中生成氯; 但是，如果存在这样的光合作用，那么通过使用游离的游离氯来逆转光合作用过程，正如当今动物逆转植物的氧基光合作用过程一样，某些生命形式可以发展为提取能量似乎并不可能。

有微生物可以利用氮气（它们负责植物如豆类的固氮能力。）但如上所述，（氮气的化学式）N2气体的反应性较低。打破N-N键需要更多的能量。

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。

在动物中，O2是电子受体。有些生物可以使用硝酸盐（NO3）亚硝酸盐（NO2）硫酸盐（SO4），二氧化碳和三价铁作为电子受体。

为什么我们进化为使用氧气，我不确定，但我猜它会与O2，葡萄糖和水等相对丰富的东西有关，最后会产生能量支出，因为并非所有的氧化还原反应都会产生 相同的能量。

这是一个有趣的小事实。每重量，巧克力曲奇饼干含有比TNT更多的能量。这似乎不对，因为我不能用巧克力饼干炸掉汽车，即使我用打火机点燃它。两者之间的差异与能量释放的速率有关。而且我怀疑某些化学反应可能会对某些生物过快或过慢释放能量。

真正的秘密在于，氧气是吸入空气的生物想要利用的化学能的主要来源。

物理化学家的观点（我在生理学或医学方面几乎没有知识，也没有专业知识）：

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。

目前存在于地球大气中的氧气是一种生物气体。这是20亿年光合作用的盈余：阳光能+水+二氧化碳（或海洋碳酸氢根离子）->碳水化合物+氧气+化学能。化学能分布在碳水化合物和氧气之间。其中大部分必须与氧气相关，因为你可以通过碳水化合物的厌氧（无氧）降解获得最多的能量

碳水化合物->石墨+水

当氧气可用时，只有大约15％的可用能量

碳水化合物+氧气->二氧化碳+水。

氮气不仅不起反应，而且还缺乏化学能。因此，任何涉及氮气的反应可获得的唯一能量是来自其他反应物的化学能。

生物都需要其他形式的氮作为蛋白质的基础，而蛋白质是其功能的核心。但是“低化学能”的原因是固氮生物通常（如果不总是）存在于与其他生物的共生排列中：“如果你能提供我的能源需求，我将从大气氮气中提供氮气需求 化学，以及我自己的继续存在和复制“。

（声明：本文来源宇宙解码，转载仅做学习交流，非商业用途，所有转载文章都会注明来源，如文章、照片的原作者有异议，请于后台联系我们，我们会进行快速处理或删除，谢谢支持。）

关键词： 碳水化合物 光合作用 可以使用

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