Miért lélegezik szinte minden élőlény oxigént?

Az oxigén alapvető az élethez. Az emberek, az állatok és a legtöbb más élőlény számára ez az élethez szükséges oxigén minden nap természetes, mégis sokan nem gondolnak arra, hogy ez a rendkívül reakcióképes elem miért van jelen ennyire elterjedten a Földön. De miért pont az oxigén? Miért nem más, például a nitrogén, amely a légkör 78%-át alkotja?

Az oxigén az élethez és a fenntartásához szükséges légzés egyik kulcsfontosságú eleme. Az oxigén jelenleg a leggyakrabban használt elektronakceptorként működik az élőlényekben, mivel rendkívül energiahatékony. Donald Canfield, a Dániai Déli Egyetem geobiológusa szerint rengetegféle anyagcsere, vagyis az élet fenntartásához szükséges kémiai folyamat létezik, de “gyakorlatilag minden eukarióta” és a prokarióták széles spektruma is oxigént használ — írja a Live Science.

Mi is az a heterotróf anyagcsere?

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.

Miért pont az oxigén?

Bár más elektronakceptáló elemek is léteznek, mint a szulfát, nitrát vagy vas, az oxigén az egyik legenergiahatékonyabb, mivel az oxigén redukciója a legnagyobb szabadenergia-kioldást eredményezi, ha egy elektront adunk át neki. Ez az energia segít abban, hogy az élőlények előállítsák az adenosin-trifoszfátot (ATP), amelyet a sejtek energiaforrásként használnak.

Miért nem nitrogént használunk?

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.

Oxygen: A tökéletes egyensúly a reakcióképesség és a rendelkezésre állás között

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.

A fotoszintézis szerepe az oxigén előállításában

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.

Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:

450 kilométert gyalogolt egy olasz férfi miután összeveszett a feleségével
Máshogy keletkezhetett az univerzum, mint hittük a JWST legújabb felfedezése alapján