氧气和其他气体？如果这样的技术能够用于工业，那么从空气中分
离氮气和氧气岂不是轻而易举？
然而，事实并非你想象的那样。
气体，无论是氧气还是氮气，它们都可以溶解到液体中。只是多数
气体在水中的溶解度很低，氮气、氧气便是如此。血液能够携带多
少氧气和氮气，完全取决于它们能否溶解进来。氮气在水中的溶解
度极小，自然就不会进入血液了。
氧气的溶解度只比氮气略高，加上它在空气中的比例仅有氮气的
1/4，因此理论上说，它也很难被血液吸收。不过，在血液中有一种
特殊的物质，它可以很轻松地与氧气结合，这样便打破平衡，氧气
也就顺势源源不断地溶解到了血液中。
这种特殊的物质被称为血红素。
血红素是红细胞的核心组件。血液中有大量的红细胞，它们是人体
中数量最多的一种细胞。据估计，一个人的身体的细胞总数是50万
亿上下，其中血红细胞就占了近一半。在血红细胞内部，藏着一种
被称为血红蛋白的物质。血红素便居于血红蛋白之中。
从外形上看，血红素有些像汉字中的“田”字，外围是拥有四个环
的卟啉（化学文献实际上会用“㗊”来描述这种结构，“㗊”读
léi，它显然是个象形字），居于中心的则是一个亚铁离子。这颗铁
原子的作用可不简单，就是它像搬运工一样，扛起了氧气，随着动
脉血输送到了身体的每一个角落，又在回程的时候，接收了废弃的
二氧化碳，顺着静脉血将它们送回肺泡。
显然，就是因为有了数以万亿计的“搬运工”，氧气才得以轻松地
进入血液，再进入不同的身体组织，发挥其作用。
说到此，你大概已经明白，为什么缺铁会对身体造成那么大影响？
尽管如此，补铁还是需要谨慎，因为过量的铁也会给身体造成非常
大的危害。事实上，卟啉环就好比是看管铁原子的监工，因为有它
们的钳制，铁原子才不会造次。
至于在肺泡中落寞等待的氮气，你也别觉得它们就是人畜无害的善
茬儿——若是不小心，说不定也会惹出点什么麻烦。
气体溶解到液体中的过程，通常和两个因素有关，一是温度，二是
压力。温度越低或是压力越大，气体的溶解度越会上升。日常生活
中，温度或压力的变化并不是很明显，氮气并不会在血液中显著溶
解。不过，如果你打算去潜水，那可要小心了。当潜水深度达到数
十米，压力会达到平时呼吸的好几倍，氮气也会更多地透过肺泡溶
解到血液。当看过珊瑚和小丑鱼决定回到海面的时候，只能慢慢地
上浮，让氮气逐渐从血液中逸散。若是一口气浮到水面，氮气瞬间
逃逸气化，血液便如同煮沸的水一般，里面的气泡会将血管堵塞。
5. 细胞里的微型发动机
此刻，你已经知晓，当你呼吸的时候，吸入的氧气会在血红素的搬
运之下，被送到身体的各个部位。无论是皮肤、肌肉、内脏还是大
脑，都需要能量供给，而这个过程离不开氧气。
实际上，这和汽车的运转大同小异：吃饭就如同加油，细胞吸收了
食物中的“燃料”；这些燃料在氧气的作用下“燃烧”，提供细胞
活动所需的能量。
万事俱备，还差一个“发动机”。
在细胞里充当“发动机”的，便是“线粒体”这种细胞器，每个细
胞中都有成百上千个这样的“发动机”。不过，与汽车发动机的四
冲程原理不同，“线粒体”中并没有能够耐受高温的汽缸，所以像
葡萄糖之类的燃料也就不能真的燃烧起来，而是在常温下氧化，这
就注定了细胞“发动机”需要更特殊的启动方式——三羧循环。
三羧酸循环也被称作“柠檬酸循环”。听起来这倒有几分像是汽车
发动机的循环做功，可步骤却复杂多了。为了完成这一循环，“线
粒体”中有很多酶都参与进来了，比如柠檬酸合酶、顺乌头酸酶、
琥珀酸脱氢酶等。在这些酶的共同催化之下，经过十多步化学反
应，葡萄糖最终被氧气消耗，并给细胞活动提供了足够能量。
你可能会很好奇：为了获取能量，“线粒体”为何需要如此大费周
章？其实这不难理解，葡萄糖之所以能够释放能量，是因为它自身
的化学势能较高。就好比一个物体放在四十层的高楼之上，便具有
很强大的重力势能，当它落地之时，自然会释放出这些能量。而当
一种物质具有很高的化学势能时，就意味着它可以通过化学反应释
放出这些能量。在汽车发动机中，燃料的化学势能就像是从四十层
楼直接坠落，一下子释放出大量的热，从而在汽缸中产生上千度的
高温；而在“线粒体”中，这个过程在酶的催化之下，变成了“走
楼梯”，能量逐步释放，细胞的温度仍然稳稳地维持在37℃附近。
而你所吸入的氧气，在参与漫长的“三羧酸循环”之后，变成二氧
化碳和水。二氧化碳又从细胞中排出，进入静脉血，搭乘血红素回
到了肺叶中，最后顺着口鼻排出了体外。
这便是关于呼吸的整个流程。
6. 从生到死
呼吸，可能是唯一一件你会做一辈子且永不停歇的事情。
它看起来如此寻常。即便它没有被特别关注，也不会停止，就算睡
觉的时候亦是如此。
然而，每一次的吸与呼，都让你和这个世界紧紧相连——用化学的
方式。
也正是你的每一次呼吸，开启了你的化学人生。
第二章
母乳：三大营养物质伴人类成长
1. 独特的能量来源
当你度过了出生后最危险的一段时间后，你的母亲便做好准备，用
她最独特的方式欢迎你的到来。
这种最独特的方式就是甘甜的母乳。
母乳对你来说，并非只是一场宴席，更是接下来几个月里你赖以生
存的食物和饮料。甚至，可能也是你在一段时间内唯一的食物和饮
料。你的能量，还有身体发育所需要的各种化学物质，都蕴藏在这
白色的乳汁中。
通过母体的乳汁获取营养，这是哺乳动物的重要特征，人类也不能
例外。相比于自然界存在的“食物”而言，哺乳动物的乳汁显得极
不寻常，其中很多物质都是其他生物不具备的，例如乳糖。
顾名思义，乳糖就是乳汁中含有的糖分，是你初涉人世接触到的第
一种糖。
多年以后，你还会经常看到“糖”的另一个名称——碳水化合物。
19世纪时，科学家们还没搞清楚糖的化学结构时，采用了隔绝空气
加热的方法研究糖。结果，随着温度上升，糖发生了分解，并且产
物只有炭黑和水。于是，人们猜测，糖应该就是碳和水结合在一起
的产物，故而称之为碳水化合物。不过随着科学发展，糖的分子结
构最终被彻底揭开，碳水化合物的名称也被证明其实并不合理。不
过，因为俗称的关系，很多食物的包装上依然会用“碳水化合
物”这个词指代“糖”，并标记出其中的比例，还会贴心地告诉