氢分子在生物学中的重要作用

氢分子在生物学中的重要作用

      在生命进化过程中，气体的作用地位非常关键。水是生命的载体，气体是生命的最基本材料和信息交换载体。在生物体系中，气体无处不在，功能十分重要。但现代生物学只注意到最重要气体的基本生理功能，但往往忽略作为内环境条件的气体作用价值。最近生物学领域尽管对一些具有信号调节作用的气体，如一氧化氮、一氧化碳和硫化氢的重要生物调节作用有了比较全面的了解。但对分布更广泛，更有普遍价值的气体仍没有意识到他们的存在。

      潜水医学早就发现，氮气具有麻醉作用，只要提高空气的压力到4倍，大多数人都会发生明显的剂量依赖性麻醉效应，这一现象从反面说明氮气绝对不是一种真正的生物惰性气体，生物体系必然是在一种可影响我们功能的气体环境中运行。这类似于水的功能，缺乏和过多都可以表现出异常，从而能推测出水的重要性，但我们对水在各种代谢过程中的关键作用并不非常了解。我们很难详细说出在基本的能量代谢中，水具有什么作用。我们了解渗透压的重要性，但我们往往忽视水是渗透压的根本介质，这就类似我们在研究声音的传递过程中往往只关注频率，忘记作为介质的空气的作用一样。气体在生物体系中的重要性也常常是被忽略的。

      细胞是在开放体系中生存，维持环境稳定是细胞生存必然的最重要的职责。例如一个细胞需要一定的氧气供应，当细胞面对缺氧环境刺激时，细胞或其周围辅助细胞必须作出反应，这种反应可以是促进血管扩张的急性效应，可以是促进血管增生的慢性效应，也可以是产生耐受缺氧的无氧代谢模式的转换，可以是诱导细胞自杀的维护团体利益的高尚行为。无论如何，维持环境平衡是一切细胞肩负的重要职责。

      环境因素中，比较重要的包括，温度平衡、氧气的浓度、二氧化碳的浓度、酸缄度平衡、惰性气体的浓度、渗透压平衡、离子浓度和梯度平衡、氧化还原平衡等等。这些平衡只要有一种和多种发生暂时和持续的失衡，必然导致细胞和组织产生维持和纠正平衡的努力或抗挣。