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構成有機體的所有主要化合物都含有氧，包括蛋白質、碳水化合物和脂肪。構成動物殼、牙齒及骨骼的主要無機化合物也含有氧。由藍藻、藻類和植物經過光合作用所產生的氧氣化學式為O2，幾乎所有復雜生物的細胞呼吸作用都需要用到氧氣。動物中，除了極少數之外，皆無法終身脫離氧氣生存。但是對于厭氧性生物比如破傷風桿菌來說，氧氣是有毒的。這類厭氧型生物曾經是早期地球上的主要生物，直到25億年前氧氣開始在大氣層中逐漸積累。氧元素的另一個同素異形體是臭氧。在高海拔形成的臭氧層能夠隔離來自太陽的紫外線輻射。但是接近地表的臭氧則是一種污染，這些臭氧主要存在于光化學煙霧中