Miért van az, hogy szinte minden élőlény oxigént lélegzik? - Üdvözlet Magyarország!
Az oxigén szerepe az élet fenntartásában elengedhetetlen. Az emberek, állatok és szinte minden más élőlény számára ez a nélkülözhetetlen elem szinte magától értetődő, mégis kevesen mérlegelik, hogy miért található meg ilyen széles körben a Földön. De vajon miért pont az oxigén? Miért nem más gázok, például a nitrogén, amely a légkörünk 78%-át teszi ki? Az oxigén különleges reakcióképessége és a kémiai kölcsönhatásokban betöltött szerepe teszi lehetővé, hogy az élet olyan sokféle formában létezzen a bolygónkon.
Az oxigén az élet alapvető aspektusainak egyik alapköve, hiszen elengedhetetlen a légzéshez és az élőlények fenntartásához. Jelenlegi tudásunk szerint az oxigén a legelterjedtebb elektronakceptor, amely rendkívül hatékonyan segíti a sejtek energiatermelését. Donald Canfield, a Dániai Déli Egyetem geobiológusa hangsúlyozza, hogy számos különböző anyagcsere-folyamat létezik, amelyek az élet fenntartásához szükségesek. Azonban megjegyzi, hogy "gyakorlatilag minden eukarióta" és a prokarióták széles spektrumának oxigénre van szüksége a működéséhez – számolt be róla a Live Science.
A heterotróf élőlények, mint az emberek is, a táplálékukból nyerik az energiát és a tápanyagokat. A heterotrófok az organikus anyagokat úgy bontják le, hogy elektronokat választanak le róluk. Ezek az elektronok az enzimeken keresztül a mitokondrium membránján haladnak, miközben egy kis áramot generálnak, amely protonokat pumpál át a membránon. Az oxigén, mivel magas elektronegativitású, általában az elektrontranszport lánc végállomásaként szolgál. Az oxigén elfogadja az elektronokat, és két protonnal vízzé alakítja őket.
Bár számos elektronakceptáló elem, például a szulfát, nitrát vagy vas is létezik, az oxigén kiemelkedik közöttük, mivel az oxigén redukciója során a legnagyobb szabadenergia-kioldás történik, amikor egy elektront átadunk neki. Ez az energia létfontosságú szerepet játszik az élőlények ATP (adenosin-trifoszfát) előállításában, ami a sejtek alapvető energiaforrásaként működik.
Bár a légkör 78%-át nitrogén alkotja, nem használjuk az oxigén helyett. Ennek oka, hogy a nitrogén molekulák erős hármas kovalens kötésekkel rendelkeznek, ami rendkívül nehézzé teszi ezeknek a kötéseknek a bontását. Nitrogén egyébként fontos szerepet játszik a biológiai vegyületekben, de ahhoz, hogy hasznosítani tudjuk, sokkal bonyolultabb és energiaigényesebb folyamatokra van szükség. Az oxigén sokkal könnyebben hozzáférhető és sokkal egyszerűbb a felhasználása.
Az oxigén abban is egyedülálló, hogy képes felhalmozódni a légkörben, de nem reagál azonnal, mint például a klór vagy a fluor. Ezen kívül nem kötődik olyan erősen, mint a nitrogén, így könnyebben felhasználható. Ezzel szemben a klór és fluor rendkívül mérgező, és nem alkalmas biológiai oxidánsként, mivel robbanást okozna az organikus anyagokkal való érintkezéskor.
Az oxigén nagy mennyiségben áll rendelkezésre, mivel a növények folyamatosan termelik a fotoszintézis során. Ez lehetővé teszi az oxigén felhalmozódását a légkörben, és a vízben is oldódik, így könnyen hozzáférhetővé válik az élőlények számára. Az oxigén egyszerűen átjut a membránokon, ami lehetővé teszi, hogy az élőlények hatékonyan lélegezzenek.
Az oxigén egy különleges elem, amely az élet számára szükséges energiát biztosít, miközben rendkívül elérhető és viszonylag biztonságos az élőlények számára. Más elektronakceptáló elemekhez képest az oxigén rendelkezik a legjobb kombinációval a reakcióképesség és az elérhetőség szempontjából. Ennek köszönhetően szinte minden életformának elengedhetetlen az oxigén az energiafelhasználás és a túlélés szempontjából.
Itt van néhány cikk, amelyeket mindenképpen érdemes felfedezni:
