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气体与代谢 精选

已有 4462 次阅读 2014-2-8 18:18 |个人分类:气体与生命|系统分类:科普集锦

生物种类非常多,数量非常巨大,生命现象十分错综复杂,可以从错综复杂的生命现象中提出生物的一些共性,即生命的属性。有人总结出生命的特征有7个,分别是:(1)化学成分同一。(2)有序结构3)新陈代谢。4)生长特性。5)遗传和繁殖能力。(6)应激能力。(7)进化。代谢是生命的典型特征之一,本文以气体和代谢的关系探讨气体对生命的重要性。

物质能量代谢是生命的最明显的特征之一,生物体不断地吸收外界的物质,这些物质在生物体内发生一系列变化,最后成为代谢过程的最终产物而被排出体外。组成作用(anabolism):从外界摄取物质和能量,将它们转化为生命本身的物质和贮存在化学键中的化学能。分解作用(catabolism):分解生命物质,将能量释放出来,供生命活动之用。

气体和代谢的关系主要从参与和调节两个方面了解,一方面气体是代谢过程中最关键的成员,植物的典型代谢过程是光合作用,光合作用的最核心变化是经过叶绿体将太阳光能转化为葡萄糖中的化学能,在这个转变过程中以二氧化碳气体和水作为基本原料,产物是葡萄糖和氧气,氧气作为光合作用的废物被释放。

动物和植物消耗能量物质,有氧氧化是最重要的代谢过程,这个过程以细胞和线粒体内三羧酸循环和氧化磷酸化为典型,本质是将葡萄糖等等量物质转化为可以直接被细胞活动使用的能量转化单元(ATP),在这个代谢过程中,需要消耗氧气,并产生二氧化碳,二氧化碳在身体内也发挥调节作用,并最后释放。

气体是调节代谢的关键信号,代谢过程中,氧气的运输和定位十分重要,而血红素是实现这种难以溶解的重要气体的关键,例如血红蛋白运输氧气,细胞色素定位氧气等。另外一些气体如一氧化碳、硫化氢和一氧化氮和这些分子结合的能力更强,因此如果很多这类气体导致细胞无法运输和使用氧气,可以产生非常严重的毒性。但在正常组织细胞内,这些气体无处不在,发挥细致的调节作用。因此这些气体和代谢的关系非常密切。

气体和代谢性疾病存在密切联系,代谢性疾病如代谢综合症、糖尿病、甲亢等和上述气体存在密切的联系,虽然目前少有使用这些气体作为治疗代谢性疾病的手段。但最近研究发现,硫化氢和氢气等对代谢的调节十分重要,或者可以作为治疗代谢性疾病的候选分子或作用靶点。

总之,气体和代谢的关系十分密切,无论作为主要的核心成员,还是作为调节性物质,甚至在代谢相关疾病的发生和治疗过程中,都无法忽视气体的重要地位。



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