生物為什麼進化的需要氧氣

A. 氮氣占空氣含量78%，為什麼生物進化到今天是呼吸氧氣而不是氮氣

氮氣占空氣含量78%，為什麼生物進化到今天是呼吸氧氣而不是氮氣？下面就我們來針對這個問題進行一番探討，希望這些內容能夠幫到有需要的朋友們。

由於宛如海面不可以使車輛運作一樣，我們不能藉助氮氣存活。地球只「創造發明出了」靠氧氣可以健身運動起來的生命體，而人類迄今也只創造發明出了燃氣輪機和電動式推動機。將來怎樣，誰都不清楚，但要始終保持求知慾和希望，因為進化從來沒終止過！

B. 人生存為什麼需要氧氣，氧氣對於碳基生命的意義是什麼

我們每個人每時每刻都離不開空氣，就像魚兒離不開水一樣，空氣彷彿是上天賜予我們的一件珍貴的禮物，但是我們都知道空氣中含量最多的是氮氣，佔到空氣的78%，氧氣只佔到空氣的21%，我們卻只呼吸其中少量的氧氣，卻不是氮氣。地球生命都是碳基生命，離不開水，氧氣對於碳基生命的意義。今天小編就從不同的角度給大家分析一下。

寫在最後：其實我們人類利用氧氣，在享受了它提供的便利的同時，也是深受其害，有點飲鴆止渴的意味。相對於原始生命的長生不老而言，人類的不足百年生命真的是不值一提。因為氧氣在體內參與化學反應提供能量的同時，也會燃燒我的身體，會產生氧自由基，會破壞我們的DNA，讓我們的身體衰老和死亡。曾經有學者說過：可以這樣比喻，氧氣就是一種毒品，人類一吸上就上癮了，這一上癮就持續了24億年，而且還將持續下去，永遠也戒不了。人類接受了氧氣這種慢性毒葯，犧牲了長生不老，換取了活著的時候的輝煌。人生路漫漫，氧氣且吸且珍惜。

C. 為何大部分生物一定要吸氧氣，不能吸空氣含量最多的氮氣

回答LZ的第二個追問。

因為一定質量的糖類物質，有氧分解產生和能夠供生物體使用的能量，比無氧分解來得多得多。

具體來說，1 mol葡糖糖徹底氧化分解後的能量為2870kJ，可使1161kJ左右的能量儲存在38個ATP中（其餘的能量則以熱能的形式散失掉了）。
而無氧呼吸分解不徹底，1 mol葡糖糖在分解後，只釋放196.65kJ的能量，其中只有61.08kJ的能量儲存在2個ATP中（近69%的能量都以熱能的形式散失了）。

即，1 mol葡萄糖氧化分解，產生的ATP，有氧：無氧=19:1。

換句話說，就產生能量（或者說ATP）這方面而言，有氧呼吸比無氧呼吸效率更高。

生物尤其是動物的生命活動，需要大量的能量，只有有氧呼吸才能提供如此高效且大量的能量。
而諸如厭氧菌使用的無氧呼吸，無法提供足夠的能量，來保證生物體進行諸如合成大量蛋白質，甚至維持體溫這樣的行為。

試想，如果我們純粹依靠無氧呼吸來提供能量，糖類的進食量至少要相當於現在的19倍，才能夠維持正常的生命活動。這還不算要分解這么多糖而需要額外合成酶的過程中消耗的能量。要是真吃那麼多糖，齁都齁死了吧= =b

我認為，這或許也是，為什麼進行有氧呼吸的物種，有機會進化成了相對高級的植物、動物，而無氧呼吸的仍舊只能停留在厭氧菌階段的原因之一吧。

這是我的理解，請指教。

PS：數據引用了參考資料里的知道答案，如有誤，望海涵。

D. 為什麼生物在進化過程中需要氧氣而不是氮氣

只有氧氣才可以發生氧化還原反應提供能量，氮氣化學性質比較穩定，不容易發生反應，所以常用作保護氣

E. 為什麼所有東西都需要氧氣

機體需要能量來維持正常的代謝活動。
比如細胞膜上的Na-K-ATP酶的功能的維持就消耗掉機體大量的能量，如果能量不足，會導致該酶的活性下降，細胞內Na升高，細胞就會水腫壞死。
其他的代謝反應絕大多數都需要能量
但機體產生能量的過程中，是要將有機物代謝成水及二氧化碳並釋放能量，這個過程最終的實現，是需要氧氣的參與的。
所以沒有氧氣，組織缺氧，機體無法產生足夠的能量、代謝無法維持而生物死亡
這也是漫長的進化的結果

F. 為什麼生物需要氧氣

人誕生後，不間斷地呼吸空氣，這是為什麼？

人們走路、說話、寫字和勞動，都要消耗熱能，即使人們休息的時間，心臟也仍在跳動，肺仍在呼吸，這些都需要消耗熱能。一般腦力勞動者每天約需消耗2400kcal熱能，體力勞動者每天約需消耗3000kcal以上的熱能。這些人體所需要的能量，都來源於人每天吃進的食物。食物中的糖、脂肪和蛋白質在生物酶的作用下，進行一系列的化學反應，產生了大量的能量和人體所需的營養物。在這些生物體內進行的緩慢氧化反應中，氧是必不可少的。例如，葡萄糖和血液輸送來的氧氣作用，產生二氧化碳和水，同時釋放大量的熱。

1g葡萄糖氧化能放出4.1g的熱量，1g脂肪氧化能產生9.3kcal熱量。人體中的氧化過程，因為有一群氧化酶參與，能使糖類和脂肪的氧化有條不紊地緩慢地釋放熱能。各種營養物的緩慢氧化所需的氧氣，全靠人在呼吸時從空氣中吸入的。

氧氣是如何參加人體里的緩慢氧化過程呢？

當氧氣被吸入後，由肺的主氣管經支氣管到小氣管末端的肺泡（每個人的肺里約有7000多萬個細胞）。氧氣透過肺泡膜彌散入肺毛血管，大部分和血液中紅細胞的血紅蛋白相結合，載滿氧氣的動脈血液從肺部流出，流經全身和身體組織中的營養物質進行反應，消耗細胞中的氧氣，排泄二氧化碳。細胞中積累起來的二氧化碳又與血紅蛋白結合成還原血紅蛋白，此時鮮紅的動脈血就變成了紫色的靜脈血，又流回肺里，釋放二氧化碳，重新結合氧氣。呼氣時，含有較多的二氧化碳的空氣，由肺泡經氣管排出。這一過程不斷重復進行，使生命得以延續。

在一般環境中，人們吸進的空氣，按體積計算，氧氣佔20.93%，二氧化碳佔0.03%；呼出的氣體中，二氧化碳上升到約佔3.5%，氧氣下降到約佔17%。據統計，成年人在靜息狀態下，每分鍾吸入空氣6.5L左右，那麼每天則需吸入近萬升的空氣。

在人體中，中樞神經（包括腦組織和脊髓）對缺氧最每感。輕度缺氧會使人注意力不集中，智力減退；隨缺氧的加重，就會煩躁不安，神志恍惚；如突然中斷供氧，只吸入純氮，二十秒內可出現深昏迷和全身抽搐。還會引起腦水腫而壓迫血管，使血流量減少，供氧更加不足。一旦中樞神經停止工作，生命也隨之結束。而人的四肢肌肉組織，在停止氧氣供應後，還能耐受幾小時，這就為斷肢再植手術，爭得了時間。

動、植物也在日夜不停地呼吸著。呼吸的方式，各有千秋。魚在水裡是用鰓來吸取溶解在水中的氧氣；蚯蚓呼吸是靠它的表皮；牛、馬等動物都是通過肺部進行呼吸的。植物也是吸氧氣，吐二氧化碳。在菜窖里，由於蔬菜的呼吸作用仍在繼續，窖內氧氣被大量消耗，而二氧化碳卻越積越多。因此進入菜窖應先通風，否則有使人窒息的危險。

自然界中一切生物都在不停地呼吸，所以沒有氧氣，也就沒有生命。

G. 為什麼科學家總說水，氧氣是誕生生命的必要條件

首先，在人類目前已知的元素中，碳基生命是最易形成的，碳元素存在廣泛，且易形成復雜且穩定的大分子有機物，所以從概率上，找到碳基生命的可能更大。

其次，根據第一條，在有可能誕生碳基生命的基礎上，水又幾乎是必備的。因為水大量提供了碳基有機物必備的氫氧元素，進一步提升了形成生命甚至復雜生命的概率。我們要在茫茫宇宙中尋找外星生命，必須要遵循一定的框架和前提，因為人類的探測資源是有限的，宇宙中可觀測的或可能觀測的恆星，行星數量幾乎無限，我們必須選取其中最有價值的目標進行探測，以提高命中概率。硅基生命，或其他種種大家提到的極端生命，並不排除它們存在的可能。但它們存在的概率則要小的多，且對於人類完全未知，是無法進行准確預測的，探測難度和成本必然很大。水環境下的碳基生命才是人類已知的最易形成的生命形式，且人類已知的有且僅有一個地球樣本。我們所有的研究肯定是以地球為基礎來進行的。所以，沒有人排除其他的生命形式，只是在目前所掌握的科學知識情況下，如果人類發現了10個不同的外星智慧體，可能碳基生命會有8個，水環境碳基生命會有6個。那麼在目前資源有限的情況下，自然會把目光放在尋找水環境的碳基生命上，這樣才最有可能成功。且除了概率問題，我們對其他生命形式幾乎一無所知，科學不能僅憑想像進行，對於這種完全未知的存在，探測工作是幾乎無法展開的。

H. 動物為什麼需要氧氣，細胞如何運作

從生物化學角度來講，氧氣是一切呼吸作用的電子移動最終的對象。
因為氧氣的原子核，它束縛電子能力非常強，所以生物體就選擇它為電勢能最低的地方，
然後就像水從高處留到低處帶動了風車，風車可以幹活。
而生物體就電子從高電子勢能的地方留到了低處。然後也給生物體產生了活力，讓動物能活蹦亂跳。這個就是呼吸作用。就是生物體內線粒體內膜上的導電現象..
所以就是，除了極個別藍藻細菌和自養菌能不以氧氣作為電子移動最終對象。
所。有需要分解糖的，生物，都需要氧氣，然後氧氣被電子還原生成水

細胞如何運作：咳咳，這個是很復雜的，那個主要是因為有能量來源
和一系列的化學反應，還有各種非常大的，復雜的分子
相互之前非常非常非常精確的相互作用，非常的微妙的調節。
但每個分子都有自己的職責，或功能吧，所以它們還是可以研究和討論的。
如之前說得那個電子流動會產生一種高能分子，
這種高能分子繼續幫助細胞構建一些需要能量的過程，比如合成細胞的骨架了..
細胞也是要有骨架支持的
總之還有一大堆很精妙的反應，但這些反應數量是有限的，是可能全都知道的，
但我們目前還不能全知道：因為不止一種細胞，每個細胞都有些不一樣，
而且我們很難看到分子，即使用最尖端的科技都要非常繁瑣才能看清每個原子。
而且這些分子的相互作用太微妙了，沒法直接全都交給計算機用物理公式計算，
變數太多了，但計算機能給我們一個大概的結果。
而還原細胞的真實過程只好通過大量的想像和間接實驗的驗證。
相關的知識科學家已經進步很多了在近些年，但離完美還很遠。
總得來講細胞運作是個非常動態平衡的系統，離不開系統的任何一部，
少了任何東西都會出問題。

但有個定律，就是能量守恆是非常非常萬能的。
能量是可以用數學算出來，也可以是實驗測出來的，
但分子層面純算算得並不是很准，所以一般都是測量，
通過一系列的推理就能算出各種分子的能量還有某個過程所需要的能量。
知道這些其實是很有助於我們宏觀理解一些分子上復雜的機理的。

還有個真理，就是細胞為甚麼要運作：因為它們很想復制一種叫DNA的分子。
DNA是遺傳物質，並不是這個分子想復制它們自己，而是上邊的信息想復制。
這種信息和所有有潛質可以取代它們的信息相互競爭，這個競爭持續了上億年。
最終生存下來的這種終極遺傳信息，甚至能製造出非常復雜的細胞和生物體。
來保證這種遺傳信息的復制和傳遞，當然有時生存也是最應急之選。。

就像一個作者想提高自己書的銷量一樣，
在遺傳信息中，最暢銷的，最持久的idea就是最強的贏家。
這些信息會不斷的產生隨機錯誤，然後經過無法想像次數的失敗，
和不同信息間的相互競爭，利用，合作，背叛。
所以在當前環境下，所有能有效復制的信息本身，大多都已經編碼了復雜的機制。
少數是系統bug.
地球的化學環境非常特殊，它可以提供一個舞台，
縱容這種非常復雜的系統的出現, 縱容這種自私遺傳信息的出現和發展。
信息一旦出現，而且能有效自我復制，那它就已經進入進化的輪回中了。
因為一些非常著名的分子的存在，如氨基酸，糖類，脂質。
至於它們一開始時是怎麼組裝起來的，還是個迷。

I. 為什麼地球上絕大多數生物呼吸離不開氧氣

因為絕大多數生物要進行有氧呼吸 有氧呼吸能夠產生大量能量供細胞生命活動利用。有的生物是進行無氧呼吸的，無氧呼吸產生少量能量，但是它們不需要進行太多的細胞代謝活動，比如說一些寄生在生物體內的寄生蟲。在生命出現之前（距今約40億年前）在地球的古大氣層中，是不存在氧氣的。 古大氣層只含有氫氣、氦氣（大爆炸後所形成的輕元素），還有地球冷凝而從地殼上釋放出的甲烷、二氧化碳等氣體。所以，在地球生命起源之初，生命體的存活是不需要氧氣，也不可能有氧氣參與的。如今地球的大氣層中氧氣所佔體積比約為21%。這些氧氣都是在原始生物（如藍藻）進化到具有光合作用能力後所產生積累出來的。所以在生命起源的初期，生物都是只能進行無氧呼吸來維持生命。且即使在有一些生物學會了光合作用並能釋放氧氣之初，氧氣對於一些生物是有毒的。隨著進化和大氣中氧氣所佔比例的不斷上升，那些不能接受氧氣的生物由於環境改變而滅絕，而那些能夠利用氧氣的生物發現進行有氧呼吸所釋放的能量要比進行無氧呼吸所釋放出的能量要多許多。（有氧呼吸每分解1mol葡萄糖，可以釋放2870kJ的能量。而無氧呼吸分解1mol葡萄糖，只能釋放196.65kJ的能量——網路）正因為如此，愈來愈多的生物演化出能使用氧氣來更有效地產生能量的方法。所以時至今日，大多數生物都是營有氧呼吸，而無氧呼吸對於這些生物僅僅成為了一種在極端情況下依舊能夠存活一段時間的應急手段。

J. 地球上的生物為什麼需要氧氣

因為絕大多數生物要進行有氧呼吸
，有氧呼吸能夠產生大量能量供細胞生命活動利用。
有的生物是進行無氧呼吸的，無氧呼吸產生少量能量，
但是它們不需要進行太多的細胞代謝活動，比如說一些寄生在生物體內的寄生蟲。