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能夠產生能量的物質很多,地球生物為什麼會選擇葡萄糖作為最直接的能量之源?
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  • 1 # 薩爾茨堡的魚

    這個問題只能假設,因為如果演化的時光可以倒流,地球生物可能會走上完全不同的演化之路。但是作為基本的能量之源,小分子葡萄糖有兩個特別顯著的優勢,即使重新演化生物體陰差陽錯選擇了其它能量之源,理論上也一定符合這兩點。

    1.葡萄糖分子結構夠穩定:葡萄糖分子可以在生物體內儲存很久。雖然自然界中的能量載體很多,它們能量的來源大多來自於太陽,但大多不穩定。葡萄糖很穩定,這就能擺脫對環境能量的高度依賴。比如植物能製造和儲存、使用葡萄糖,就能跨越黑夜和寒冬;動物學會了利用葡萄糖,就不用一早到晚守在食物旁邊,或者不停的進食。這讓生物體有了更寬闊的活動空間。

    2.葡萄糖的能量很容易提取:葡萄糖分子由6個碳原子、12個氫原子、6個氧原子組成。這些原子之間能夠形成穩定的化學結構,就是在1個葡萄糖分子內部,碳原子和氧原子,氧原子和氫原子,碳原子和碳原子,能夠緊緊擁抱在一起。當發生化學反應的時候,這些原子被強行分開,這個過程就像你把兩個擁抱在一起的人分開一樣,是需要用力氣的也就是需要能量的。分開之後呢,這些原子又能重新組合起來形成新的化學鍵,形成新的化學物質,這個過程相反是可以釋放能量的。

    第二步釋放的能量只要超過第一步需要的能量。葡萄糖分子在不同的生物體內、不同的環境下,能夠比較容易地發生各種各樣的化學反應。比如說分解產生乳酸,產生酒精,或者被徹底分解成二氧化碳和水。在這些過程中,能量就能被釋放出來,驅動生命活動。

    你劇烈運動之後,是不是總覺得身體很酸?你知道用糧食釀酒的酒精是怎麼來的?

    生物學家們在研究肌肉收縮和酵母發酵時發現,這兩種生命活動都產生了葡萄糖的化學反應,並釋放了能量。在肌肉收縮的時候,1個葡萄糖分子能分解成兩個乳酸分子同時釋放能量,而乳酸會讓你覺得身體很痠疼。在發酵的時候,1個葡萄糖分子能變成2個酒精分子同時釋放能量,而酒精可以用於釀酒。

    兩個風馬牛不相及的生命活動,背後都是同樣一種能量蓄電池在驅動。因此,葡萄糖這種能方便、快速釋放能量的優勢,使它成為生命儲存能量的不二選擇。

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