想象一下，当你在阳光下呼吸着清新的空气，是否曾好奇，这些看不见的氧气是如何被制造出来的?在接下来的《科学万象》中，我们将揭开氧气的神秘面纱，从它的发现、命名历程到植物如何通过光合作用生产氧气，再到我们身体如何感知和利用氧气。让我们一起探索这个对生命至关重要的元素，发现自然界中的奇妙秘密。

1.氧气的发现

人呼吸离不开氧气，

种植粮食生长离不开氧气。

包装食品袋中，会有一袋抗氧化剂。

大家知道，氧气是地球空气中十分重要的一种元素，但是人们发现氧气的历史并不长，直到公元1774年，法国化学家拉瓦锡才正式对氧气展开了科学研究，并且被恩格斯称为“真正发现氧气的人”。但是实际上，在一千多年前，就有中国人发现了氧气的存在。

唐代马和在《平龙认》中提到，用火硝、青石等物质加热后，就能产生“阴气”，水中也有“阴气”，它和“阳气”紧密结合在一起，很难分解。其实，马和所说的阴气，就是氧气。

然而，17世纪的欧洲，氧气还是一个从来没有出现过的名词，人们对于化学世界的燃烧现象，还没有一个很好的解释。一位著名的化学家，他开创性的提出元素的概念，并给我们赖以生存的氧气命名，他就是拉瓦锡!

1772年，拉瓦锡在实验室给燃烧后的硫称重时发现,硫燃烧后的质量不但没有减少，反而增加了，这一结果违反了当时流行的燃素说，使拉瓦锡感到吃惊。后来拉瓦锡改进实验方法,在密闭的容器里加热锡和铅，两种金属表面均起了一层金属灰,但是质量没有发生变化,他由此推测:金属增加了质量，那么空气必然失去了一部分质量，果然，打开一个容器的盖子后，质量立马增加。为了验证燃烧后增加的质量与空气失去的质量相等,拉瓦锡又进行了一次燃烧磷的实验，实验结果与设想一致。他把少量汞放在密闭容器中加热12天,发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末,同时容器里空气的体积差不多减少了1/5,他把这部分气体叫做氧气,剩下的4/5叫做氮气。

1. 光合作用

植物是地球上一个充满魔法的实验室。它们利用太阳能，进行着生命中最神奇的化学反应——光合作用。在这个过程中，植物吸收阳光，释放氧气，并将二氧化碳转化为有机物质。光合作用不仅是氧气释放的源泉，也是维持地球生态平衡的关键。

氧气不仅是我们生命中不可或缺的一部分，更是地球生态系统中的平衡之一。在阳光的存在下，光合作用将氧气释放到大气中，人类和动物吸入氧气，呼出二氧化碳，并再次与植物连接，这正是氧气循环的过程。

3.人体里的氧气感应机制

氧气不仅存在于我们周围的大气中，更是维持生命的关键。当我们呼吸的时候，氧气进入肺部，通过血液传递到身体各处。这个过程不仅提供了我们生命所需的能量，也清除了新陈代谢产生的二氧化碳。人类缺氧会窒息而死，而氧气过多，又会中毒。生物体演化出了诸多精妙的机制，来控制氧气的平衡，一旦人类找到了其中的“开关”，面对的可能又是一片新天地，那就是人体里的氧气感应机制。

科学家们研究发现，在人体细胞中，有一种细胞因子叫做“缺氧诱导因子”，如果氧气浓度太低，缺氧诱导因子就会进入细胞核，与ARNT结合，激活相关基因，让身体多生产点红细胞，促进毛细血管的生成，尽快摆脱缺氧的状态。人体不缺氧的时候，缺氧诱导因子会被VHL基因标记成“暂不需要”接着细胞就会把它分解掉，防止人体过度反应。

当我们登山、旅游、探险去到海拔比较高的地区，美丽的风光、奇异的风情实在令人神往!但是在那里，你们有没有感受到胸闷、气短、呼吸困难?其实这都是高原缺氧导致的。从海平面到10万米的高空，氧气在空气中的含量均为21%左右。但是受到地心吸引力的影响，海拔越高空气越稀薄，氧气含量也就越低，人体吸入的氧气不足，就会导致人在高原产生缺氧的感觉。

长期的高原缺氧，有可能引起心肺功能异常，肺水肿或者消化不好，睡眠不足等等的问题。因此，为了适应高海拔环境，解决高原缺氧的问题，人们采用了各种方法增加氧气的浓度。合理的吸氧，减少剧烈运动。吃饭的时候不要吃得过饱，选择一些容易消化吸收的高碳水化合物及复含维生素的食物。适量饮水，减少食物和水对心脏的负担。

随着研究的深入，科学家们大胆推测，弄清楚了氧气对细胞的影响，找到了控制缺氧诱导因子的方法，也就找到了抑制某些因为血管和红细胞过多而导致的疾病的治疗方法。事实上，近年来，利用这一基础原理研制出的相关药物已经在我国上市，而科学家们继续着大胆的研究和假设，他们希望，能够利用人体氧气感应机制，在癌症的治疗中也能够带来创新疗法。

来源: 山东省科学技术协会

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