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氫氣知識

氣體與生命

發布時間:2017-05-13 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
        氣體與生命的關系實在太重要了,例如我們人每天都需要喝水吃飯,但呼吸是每分鐘都不能停止的,因為我們需要氧氣,氧氣所以重要,是因為氧氣是氧化能量物質的基本成分,任何其他物質不可取代。呼吸的另外一個基本作用是將二氧化碳排出體外。其實二氧化碳對人體也是非常重要,缺乏二氧化碳,呼吸就無法正常進行,不相信的話,我們可立刻作個小試驗,就是大口快速深呼吸10次,你就馬上發生呼吸暫時停止,導致這一現象的最基本原因是大口呼吸將血液中二氧化碳過度排出,而二氧化碳是最重要的呼吸刺激因子。
從更大范圍看,氧氣和二氧化碳是動物植物之間合作的重要介質,植物通過光合作用,利用水和二氧化碳,合成葡萄糖和氧氣,而植物和動物利用能量代謝,用氧氣將葡萄糖氧化成為二氧化碳和水,所以從宏觀上看,植物光合作用和其他生物的能量代謝之間形成一個能量和物質的轉化循環,這個循環中,陽光是能量的最基本來源,而氧氣和二氧化碳充當非常重要的能量媒介或傳遞作用。因此氧氣和二氧化碳是生命中最重要的最基本的物質。
上世紀70年代前后,科學家開始注意到另外一個重要的氣體一氧化氮,研究的線索有兩個,一是關于硝酸甘油擴張血管的原因,另一個是乙酰膽堿對血管的調節作用,最后發現血管內皮細胞能制造和釋放一氧化氮,一氧化氮擴散到血管平滑肌細胞內引起肌肉松弛導致血管擴張,這被認為是第一證明一種氣體信號分子。其實二氧化碳和氧氣也屬于信號分子,而且是更重要的信號分子,只是因為研究的熱度比較高,加上偉哥藥物的商業成功最終導致在1998年,因為研究一氧化氮生物學作用的三名科學家獲得醫學生理學諾貝爾獎。
在研究一氧化氮生物學作用的同時,一些科學家開始重視另外兩個生物學氣體的效應,一個是一氧化碳,另一個是硫化氫。在這以前,大量學者是研究一氧化碳和硫化氫的毒性,因為人類早就經常發生這兩種氣體的中毒,科學家主要希望通過研究尋找解毒的方法和藥物。研究這種氣體更重要的作用,是將它們作為信號分子為目標的研究,或者是科學家這是已經對它們發生了范式的轉換,導致這種轉變的重要誘發因素當然是關于一氧化氮生物學作用的研究。我們可以設想,一定有學者思考,既然一氧化氮如此重要,身體內有沒有類似一氧化氮的其他氣體,想到這里,頭腦中一定會浮現一氧化碳的念頭,兩個氣體的結構和生物學效應本來就存在類似性,一旦考慮到這個氣體,立刻會有如下假定,一氧化碳是不是信號分子,體內是否具有制造一氧化碳的模式,一氧化碳的效應分子,一氧化碳的代謝模式等等問題,這些都是在研究一氧化氮過程中早就被反復考慮過的問題,顯然這些問題很快被逐漸克服,一氧化碳成為第二種氣體信號分子就水到渠成了。硫化氫的故事應該是類似的。
那么我們可以繼續深入思考類似問題,體內有沒有和以上三種氣體信號分子類似的其他氣體,或者存在與他們不同的生物功能分子。我們可以按照這樣的限制,這種氣體一定能被生物合成,這種氣體能產生生物學效應。如果按照這個限制一,會發現有許多氣體都有這種可能,例如甲烷、氫氣、笑氣、氨、乙烯、二氧化硫和吲哚等等。按照限制2,這些氣體,尤其是甲烷、氫氣、笑氣都符合。但是這些氣體的代謝方式和效應機制都不是非常清楚,相信隨著研究的深入,一些重要生物學氣體將逐漸受到重視。

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