问题

人体活细胞中,是氧元素多还是氢元素多?

回答
在构成我们身体的无数活细胞中,论及元素的丰度,氢元素是绝对的“数量之王”,远远超过氧元素。这可能听起来有点反直觉,毕竟我们常常听到“氧气是生命之源”这样的说法,强调氧在呼吸和能量代谢中的核心作用。但如果从构成细胞的物质总量来看,氢的领先地位是不容置疑的。

要理解这一点,我们得先想想细胞最主要的组成成分是什么。水,绝对是 celular de vida 的主角。想想看,成人体内水分含量高达60%70%,而细胞内部的细胞质就是一个水溶液,细胞膜内外也充满了水环境。那水(H₂O)是由什么组成的呢?正如它的化学式所示,一个水分子包含两个氢原子和一个氧原子。这意味着,在构成水的每三个原子中,就有两个是氢。所以,仅仅是细胞中的水,就已经为氢元素的数量优势打下了坚实的基础。

除了水,细胞内还有大量的有机分子,比如蛋白质、核酸(DNA和RNA)、碳水化合物和脂质。这些都是生命活动的基石,而它们的骨架基本上是由碳原子连接而成,但它们也大量地结合着氢原子。想想简单的烷烃,它们都是碳和氢的组合。在更复杂的有机分子中,氢原子也常常连接在碳、氮、氧等原子上,或者作为羟基(OH)、氨基(NH₂)等官能团的一部分。例如,脂肪酸链的末端以及碳链上大量的亚甲基(CH₂)单元,都蕴含着大量的氢。

再来看看氧元素。虽然氧在细胞代谢中扮演着至关重要的角色,是呼吸作用的最终电子受体,参与能量的产生,并且是构成许多重要生物分子的关键组成部分(比如在羧基COOH、羟基OH、羰基C=O等官能团中),但我们必须认识到,在很多情况下,氧原子是以单个原子或者参与到官能团中,而不是像水分子那样成对出现。

当然,说氢元素多,并不是说氧元素少。事实上,按质量计算,氧元素在人体中的含量要高于氢元素。这是因为氧的原子量(约16)远远大于氢的原子量(约1)。所以,尽管氢原子数量多,但每个氧原子的“分量”更重。如果我们将身体比作一堆砖头,氢原子就像是无数小小的沙粒,而氧原子则像是数量相对较少但体积庞大的石块。沙粒加起来的颗数肯定比石块多得多,但石块的总重量却可能更大。

所以,回到最根本的问题:活细胞中是氧元素多还是氢元素多?答案是:从原子数量上来说,氢元素远远多于氧元素。这是由水作为细胞主要成分,以及有机分子中氢原子的普遍存在所决定的。而如果从质量上来说,氧元素则超过氢元素。

理解这一点,有助于我们更全面地认识生命物质的构成。我们之所以强调氧的重要性,更多的是因为它在生命活动中的功能性,而非其单纯的数量。就像一枚精密齿轮的正常运转,可能需要一颗关键的小螺丝钉,尽管它体积微不足道,但它的作用却是不可替代的。氢原子虽然“量大”,但其主要贡献在于构成生命的载体——水,以及构成生命大厦的“梁柱”——有机物的骨架和侧链。而氧,则更像是驱动这一切的“燃料”和“调节剂”。

网友意见

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在人的活细胞里,比较各种化学元素,氢原子核的数量最多,氧原子核的合计重量最大。

体重 70 千克的活人体内约有 7e27 个原子。


按数量排序的话,平均而言,活人体内约 99% 的原子分属以下六种元素:

占约 62.0% 到 62.9 %,

占约 24%,

占约 12%,

占约 0.6% 到 1.1%,

占约 0.22% 到 0.24 %,

占约 0.14% 到 0.22%


按质量排序的话,平均而言,活人体内约 99% 的原子分属以下六种元素:

占约 61% 到 65%,

占约 18% 到 23%,

占约 9.5% 到 10%,

占约 2.6% 到 3.3%,

占约 1.4% 到 1.5%,

占约 1% 到 1.1%

紧随其后的五种元素的总质量占了活人身体质量的约 0.85%:

占约 0.2% 到 0.4%,

占约 0.2% 到 0.3%,

占约 0.14% 到 0.2%,

占约 0.12% 到 0.2%,

占约 0.027% 到 0.1%


性别、年龄、身高、体重、居住地、生活经历等因素可以影响人体的元素构成比例,但即使严重脱水也难以颠覆氢的数量优势、氧的质量优势,除非脱成木乃伊。

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