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生物体电流是怎么产生的

发布时间:2023-03-27 16:21:18

A. 有生命的细胞是如何产生生物电流的

科学家通过扫描电镜,看到人体细胞里的微观世界,由细胞膜、细胞质和细胞核三大部分构成的细胞,平均直径只有10~30微米,构造却极复杂。细胞膜厚75埃,有好几层复杂结构,膜上布满了小孔,通过膜上小孔,细胞与周围的液体环境直接沟通,不停地进行物质交换。凭借细胞膜的这种通透性,才能产生生物电。因为在细胞膜内外,分别带有不同的电荷,膜外带正电荷,膜内带负好慧伏电荷。在正常情况下,虽说细胞内外的钾、钠碧备、氯离子分布不均匀,但由于细胞膜忠于职守,进行严格的“友携海关检查”,这些带电离子不能随便出入细胞膜,都规规矩矩的,该出该入秩序井然。如果心理生理发生变化,或遇到理化等因素的刺激,便会干扰细胞膜的“海关检查”,细胞膜内外相对静止的环境受到影响。于是,这些带电的离子便乱了起来,钠离子乘机通过膜上小孔迅速进入膜内,使膜内电位急剧上升,导致局部细胞膜出现电位倒转,膜外带负电,膜内带正电。在这种带电离子分布发生变化的进出流动情况下,这一细胞膜的局部与其邻近部位之间,由于电荷的不同,出现了“电位差”,形成了生物电流。这就是细胞膜产生生物电的“膜离子学说”。

B. 有生命的细胞是如何产生生物电流的

科学家通过扫描电镜,看到人体细胞里的微观世界,由细胞膜、细胞质和细胞核三大部分构成的细胞,平均直径只有10~30微米,构造却极复杂。细胞膜厚75埃,有好几层复杂结构,膜上布满了小孔,通过膜上小孔,细胞与周围的液体环境直接沟通,不停地进行物质交换。凭借细胞膜的这种通透性,才能产生生物电。因为在细胞膜内外,分别带有不同的电荷,膜外带正电荷,膜内带负电荷。在正常情况下,虽说细胞内外的钾、钠、氯离子分布不均匀,但由于细胞膜忠于职守,进行严格的“海关检查”,这些带电离子不能随便出入细胞膜,都规规矩矩的,该出该入秩序井然。如果心理生理发生变化,或遇到理化等因素的刺激,便会干扰细胞膜的“海关检查”,细胞膜内外相对静止的环境受到影响。于是,这些带电的离子便乱了起来,钠离子乘机通过膜上小孔迅速进入膜内,使膜内电位急剧上升,导致局部细胞膜出现电位倒转,膜外带负电,膜内带正电。在这种带电离子分布发生变化的进出流动情况下,这一细胞膜的局部与其邻近部位之间,由于电荷的不同,出现了“电位差”,形成了生物电流。这就是细胞膜产生生物电的“膜离子学说”。

C. 人体内的电流是怎样形成的

人体有磁场,人体的生物磁场究竟由哪些因素产生的,归纳起来主要有以下几个方面:(1)生物电流:由于人体在生理活动中,体内带电离子发生流动,因而形成了生物电流,如脑电流、心电流、肌电流等。根神竖据电动生游掘大物的原理,随着生物电流的形成产生了生物磁场,如脑磁图、心磁图等,有人测定到动作电位发生时,伴生的磁场强度为1.2×10-10T。(2)体内强磁物质的剩余磁场:当某些强磁性物质进入人体组织器官以后,散樱在外加磁场作用下被磁化,外加磁场去掉后而产生剩余磁场。例如,粉尘物质侵入肺后,出现的肺磁场就属于此种情况。(3)由生物磁性材料产生的感应磁场:组成人活体的物质具有一定的磁性,称为“生物磁性材料”。这种材料在地磁场及其他外界磁场的作用下便产生感应磁场,如肝、脾等脏器组织所呈现的磁场即属此类。(4)人体本身产生的磁场:根据实验结果表明,普通人的经络及穴位点也可测出磁性。一般人体的磁性活动所表现出来的磁场强度都很微弱。

D. 为什么生物体内存在电流

电在生物体内普遍存在。生物学家认为,组成生物体的每个细胞都是一合微型发电机。细胞膜内外带有相反的电荷,膜外带正电荷,膜内带负电荷,膜内外的钾、钠离子的不均匀分布是产生细胞生物电的基础。但是,生物电的电压很低、电流很弱,要用精密仪器才能测量到,因此生物电直到1786年才由意大利生物学家伽伐尼首先发现。

人体任何一个细微的活动都与生物电有关。外界的刺激、心脏跳动、肌肉收缩、眼睛开闭、大脑思维等,都伴随着生物电的产生和变化。人体某一搜罩部位受到刺激后,感觉器官就会产生兴奋。兴奋沿着传入神经传到大脑,大脑便根据兴奋传来的信息做出反掘樱应,发出指令。然后传出神经将大脑的指令传给相关的效应器官,它会根据指令完成相应的动作。这一过程传递的信息——兴奋,就是生物电。也就是说,感官和大脑之间的“刺激反应”主要是通过生物电的传导来实现的。心脏跳动时会产生1~2 毫伏的电压,眼睛开闭产生5~6毫伏的电压,读书或思考问题时大脑产生0.2~1毫伏的电压。正常人的心脏、肌肉、视网膜、大脑等的生物电变化都是很有规律的。因此,将患者的心电图、肌电图、视网膜电图、脑电图等与健康人作比较,就可以发现疾病所在。

在其他动物中,有不少生物的电流、电压相当大。在世界一些大洋的沿岸,有一种体形较大的海鸟——军舰鸟,它有着高超的飞行技术。能在飞鱼落水前的一刹那叼住它,从不失手。美国科学家经过10多年研究,发现军舰鸟的“电细胞”非常发达,其视网膜与脑细胞组织构成了一套功能齐全的“生物电路”,它的视网膜是一种比人类现有的任何雷达都要先进百倍的“生物雷达”,脑细胞组织则是一部无与伦比的“生物电脑”,因此它们才有上述绝技。

还有一些鱼类有专门的发电器官。如广布于热带和亚热带近海的电鳐能产生100伏电压,足可以把一些小鱼击死。非洲尼罗河中的电 缩,电压有400~500伏。南美洲亚马孙河及奥里诺科河中的电级,形似泥锹、黄绍,身长两米,能产生瞬间电流2安培,电压800伏,足可以把牛马甚至人击毙在水中,难怪人们说它是江河里的“魔王”。

植物体内同样有电。为什么人的手指触及含羞草时它便“弯腰低头”害羞起来?为什么向日葵金黄色的脸庞总是朝着太阳微笑?为什么捕蝇草会像机灵的青蛙一样捕捉叶子上的昆虫?这些都是生物电的功劳。如含羞草的叶片受到刺激后,立即产生电流,电流沿着叶柄以每秒14毫米的速度传到叶片底座上判漏丛的小球状器官,引起球状器官的活动,而它的活动又带动叶片活动,使得叶片闭合。不久,电流消失,叶片就恢复原状。在北美洲,有一种电竹,人畜都不敢靠近,一旦不小心碰到它,就会全身麻木,甚至被击倒。

此外,还有一些生物包括细菌、植物、动物都能把化学能转化为电能,发光而不发热。特别是海洋生物,据统计,生活在中等深度的虾类中有70%的品种和个体、鱼类中70%的品种和95%的个体,都能发光。一到夜晚,在海洋的一些区域,一盏盏生物灯大放光彩,汇合起来形成极为壮观的海洋奇景。

生物电现象是指生物机体在进行生理活动时所显示出的电现象,这种现象是普遍存在的。
细胞膜内外都存在着电位差,当某些细胞(如神经细胞、肌肉细胞)兴奋时,可以产生动作电位,并沿细胞膜传播出去。而另一些细胞(如腺细胞、巨噬细胞、纤毛细胞)的电位变化对于细胞完成种种功能也起着重要作用。
随着科学技术的日益进展,生物电的研究取得了很大的进步。在理论上,单细胞电活动的特点,神经传导功能,生物电产生原理,特别是膜离子流理论的建立都取得了一系列的突破。在医学应用上,利用器官生物电的综合测定来判断器官的功能,给某些疾病的诊断和治疗提供了科学依据。
我们的临床工作中经常遇到兴奋性、兴奋与兴奋传导这些概念,堵隔壁生物电有关。了解了生物电的现代基本理论,对于正确理解这些概念以及心电、脑电、肌电等的基本原理都有重要意义。细胞生物电现象有以下几种:
1、静息电位
组织细胞安静状态下存在于膜两侧的电位差,称为静息电位,或称为膜电位。细胞在安静状态时,正电荷位于膜外一侧(膜外电位为正),负电荷位于膜内一侧(膜内电位为负,)这种状态称为极化。如果膜内外电位差增大,即静息电位的数值向膜内负值加大的方向变化时,称为超极化。相反地,如果膜内外电位差减小,即膜内电位向负值减小的方向变化,则称为去极化或极化。一般神经纤维的静息电位如以膜外电位为零,膜内电位为-70~-90mv。
2、动作电位
当细胞受刺激时,在静息电位的基础上可发生电位变化,这种电位变化称为动作电位。动作电位的波形可因记录方法不同而有所差异以微电极置于细胞内,记录到快速、可逆的变化,表现为锋电位;锋电位代睛细胞兴奋过程,是兴奋产生和传导的标志。
锋电位在示波器上显示为灰锐的波形,它可分为上升支和一个下降支。上升支先是膜内的负电位迅速降低到零的过程,称为膜的去极化(除极),接着膜内电位继续上升超过膜外电位,出现膜外电位变负而膜内电位变正的状态,称为反极化。下降支是膜内电位恢复到原来的静息电位水平的过程,称为复极化。锋电位之后到完全恢复到静息电位水平之前,还有微小的连续缓慢的电变化,称为后电位。
心肌细胞的生物电现象和神经纤维、骨骼肌等细胞一样,包括安静时的静息电位和兴奋时的动作电位,但有其特点。心肌细胞安静时,膜内电位约为-90mv。心肌细胞静息电位形成的原理基本上和神经纤维相同。主要是由于安静时细胞内高农度的k+向膜外扩散而造成的。当心肌细胞接受刺激由静息状态转入兴奋时,即产生动作电位。其波形与神经纤维有较大的不同,主要特征是复极过程复杂,持续时间长。心肌细胞的某一点受刺激除极后,立即向四周扩散,直至整个心肌完全除极为止。已除极处的细胞膜外正电荷消失,未除极处的细胞膜仍带正电而形成电位差。除极与未除极部位之间的电位差,引起局部电流,由正极流向负极。复极时,最先除极的地方首先开始复极,膜外又带正电,再次形成复极处与未复极处细胞膜的电位差,又产生电流。如此依次复极,直至整个心肌细胞的同时除极也可以看成许多电偶同时在移动,不论它们的强度和方向是否相同,这个代表各部心肌除极总效果的电偶称为等效电偶。心脏的结构是一个立体,它除极时电偶的方向时刻在变化,表现在心电图上,是影响各波向上或向下的主要原因。由于各部心肌的大小、厚薄不同,心脏除极又循一定顺序,所以心脏除极中,等效电偶的强度时刻都在变化。它主要影响心电图上各波的幅度。人体是一个容积导体,心脏居人体之中,心脏产生的等效电偶,在人体各部均有它的电位分布。在心动周期中,心脏等效电偶的电力强度和方向在不断地变化着。身体各种的电位也会随之而不断变动,从身体任意两点,通过仪器(心电图机)就可以把它描记成曲线,这就是心电图。
随着分子生物学和膜的超微结构研究的进展,人们更试图从膜结构中某些特殊蛋白和其他物质的分子构型的改变,来理解膜的通透性能的改变和生物电的产生,这将把生物电现象的研究推进到一个新阶段。

E. 为什么会有生物电流的

神经纤维在未受到刺岁卜激时,细胞膜内外的电位(即电势)表现为膜外正电位、膜内负电位,当神经纤维的某一部位受到刺激产生兴奋时,兴奋部位的膜就发生一次很快的电位变化,膜外由正电位变为负电位,膜内由负电位变为正电位。但是,邻近的未兴奋部位仍然是膜外正电位,膜内负电位。这样,在细胞膜外的兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间形成了电位差,于是就有了电荷的移动;在细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间也形成了电位差乎悄穗,也有了电荷的移动,这样就形成了局部电流。该电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位,在膜内则由兴奋部位流向未兴奋部位,从而形成了局部电流回路。这种局部电流又刺激相邻的未兴奋部位发生上述同样的电位变化,又产生局部电流。如此依次进行下去,兴奋不断地向前传导,而已经兴奋的部位又不断地依次恢复原先的电位。兴奋就是按照这样的方式沿着神运岁经纤维迅速向前传导的

F. 生物电是如何产生的

不是
我们知道绝大多数的动物都具有完整的神经系统,以人体为例,神经遍布人体的每一个部位,这是人体感知外部世界并作出反应的基础。在生物课上我们知道神经系统是这样工作的:人体某一部位的神经受到刺激,产生兴奋,兴奋沿着传入神经传到大脑,大脑根据兴奋传来的信息作出判断,发出指示,传出神经将大脑的指示转变为新的兴奋传给相关的感觉器官,感觉器官根据兴奋带来的指示完成相应的动作。其实,这一过程中传递信息的“兴奋”就是生物电。也就是说,感官和大脑之间的“刺激--反应”是通过生物电的传导来实现的。
刺激-反应过程中的生物电是怎样产生的呢?要理解这个问题,你可以先回忆一下高一化学中的原电池,原电池是将化学反应中的化学能转变成电能的装置。在这一过程中有能自由移动的阴、阳离子,即有电解质溶液是构成原电池的条件之一。在人体中,生物电的形成和传播也是靠阴阳离子的定向移动形成电势差而实现的。从化学的角度来说,人体可以看成是由各种各样的有机物、无机物、各种阴阳离子和水共同构成的复杂的混合物。因此,人体都可以导电,这也是为什么人有可能触电身亡的原因。
人体的神经是由一个个的神经元细胞构成的,每个神经元细胞都有细胞膜,这些细胞膜一起构成神经膜,神经膜里面有可以导电的轴浆,外面则是组织液和其他组织构成的导体。当兴奋经过神经上某一部位时,神经膜内外的阴阳离子会发生移动,由于阳离子的移动速度比阴离子快,导致神经膜的内部和外部阴阳离子的分布不均匀,从而在神经膜内外产生电势差,形成方向相反的局部电流。这种局部电流可以刺激邻近部分而使兴奋沿着一定的方向传导。
人体的任何一个细微的活动都与生物电有关。心脏的跳动、大脑的活动、肌肉的收缩、眼看、耳听、鼻嗅的活动都伴随着生物电的变化。正常人心脏、大脑、肌肉、视网膜、肠胃等器官中生物电的变化都是很有规律的。因此,将患者的心电图、脑电图、肌电图、视网膜电图、肠胃电图与正常人的作比较,可以发现疾病所在。例如通过脑电图可以检查患者大脑中脑瘤或脑出血的位置;检查肌电图可以判断肌肉受损伤的情况和部位
另外,利用生物电制成的肌电手和肌电腿可以为肢残患者提供方便。1958年,在法国召开的一次国际自动控制会议上,有一个没手的小男孩,利用他自身产生的生物电控制的假手,拿起粉笔在黑板上写了“向会议的参加者致敬”一排文字,使整个会场为之沸腾。

G. 植物体内的电是怎样产生的

植物和动物都是生物。生物体内的生命活动,有时会产生电场和电流,叫做生物电。在有些动物身体中,这种现象特别明显。例如一种叫电鳗的鱼类,它可以用这种生物电去击捕小动物,作为自己的食料呢!

植物体内的电都很微弱,不用很精密的仪器是难以察觉的。但微弱不等于没有。

那么,植物体内的电是怎样产生的呢?植物产生电流的原因很多,大多是在生理活动的过程中产生的,例如在根部,电流可以从一个部位向另一部位周转。引起电流流动的原因是根细胞对于矿物质元素的吸收和分布不平衡的关系。假如把豆苗的根培植在氯化钾溶液中,氯化钾的离子就进入根内,钾离子在根内向尖端处细胞集中,由此产生上部细胞内阴离子的浓度高,而根尖阳离子多,结果,电流就向阳极移动。

但这种电流的强度很小,据计算,需要1000亿条这种根发的电,才可以点亮一盏100瓦的电灯。所以,有的人把这种根的发电,比做一台微型发电机。

由于科学技术的不断发展,如今已把生物电作为一项专门的学科来研究了。这门新学科叫电生理学。

H. 生物电是怎样产生的谢谢

19世纪,内科学用电位器测得神经细胞膜突然受到刺激产生0.1伏特电。至此,人们再不怀疑生物电的存在,而且确认任何生物体中,都有生物电。20世纪50年代后,人们才揭开了其中奥秘。原来,生物的每个细胞都有完整的细胞膜,细胞膜有两层脂肪分子,细胞内带电离子必须通过离子通道才能穿过细胞膜。在平时,细胞内钾离子多,细胞外溶液中钠离子多,细胞内外产生电势差,这就是膜电位。一旦细胞膜通道打开,细胞外高浓度溶液流向细胞内,就产生动作电位。一个个肌肉细胞排列整齐,上面布满神经,这就像把一个个小电池串联起来那样,虽然每个电池只有0.1伏特,如果有亿万个这样小电池的话,那么它的电压就不小了。这就是有些生物的生物电有那么高电压的原因。

了解生物电的来龙去脉后,人们就用它来为人类造福。首先,生物电在医学上已广为应用,拯救成千上万的人的生命。大家知到,医学常用测心电图的办法判别心脏病,用脑电图来诊断脑疾病。因为,正常人心脏和脑细胞显示正常的生物电图案,相反,异常或老化的心脏和脑细胞则出现反常的图像。医生可根据异常程度来判断病情。生物电也用于断肢再生,1958年美国纽约州贝克医师发现生物有损伤电流,它就是生物电。贝克医师将一只蝾螈的腿切去,发现伤口颤抖,用电流计一测,竟有十亿分之三安培电流,于是他模拟各种生物损伤电流来使生物受伤加快愈合。目前,这种损伤电流已应用人体再植上。

再次,生物电对揭开神经传导的奥秘也作出了积极的贡献。神经传导之快,选择性之高,都令人咋舌。现在探明许多神经功能与生物电的传递反应有关。人们可以预言,生物电在21世纪——生物学世纪中,将发挥更大的作用在一次自动控制技术的会议上,当一个没有手的15岁男孩,用假手在黑板上用粉笔写起“向会议的参加者致敬”的时候,大厅里顿时响起了雷鸣般的掌声。人们赞叹不绝,不断地向这种新颖控制技术的创造者表示热烈的祝贺。

早在18世纪末叶,人们对生物机体内的生物电流,就已经有所认识。因为生物体内不同的生命活动,能产生不同形式的生物电,如人体心脏的跳动、肌肉的收缩、大脑的思维等等,所以人们就可以借助生物电来诊断各种疾病。生物电的应用十分广泛,生物电手的应用就是其中之一。我们知道,人双手的一切动作,都是大脑发出的一种指令(即电讯号)经过成千上万条神经纤维,传递给手中相应部位的肌肉引起的一种反应。如果我们把大脑指令传到肌肉中的生物电引出来,并把这个微弱的信号加以放大,那么,这种电讯事情就可以直接去操纵由机械、电气等部件组成的假手。国外一种假手,从肩膀到肘关节,使用了五只油压马达,手掌及手指的动作利用两只电动马达。手臂在发出动作之前,利用上半身的各肌肉电流来作为假手活动的指令。即在背脊及胸口安放相应的电极,用微型信号机来处理那里发生的电流信息,七只马达就能根据想要做的动作进行运转。这种假手的动作与真手臂大致相同,并且由于主要部分采用了硬铝及塑料,故其重量还不到2.63公斤。据报道,这种假手已能够做诸如转动肩膀及手臂、手掌、弯曲关节等等27种动作了。它能为由于交通及工伤事故而被齐肩截断手臂的残废者解决生活和工作上的许多不便。国内在研究生物电控制假手方面,上海假肢厂的工人和上海生理研究所的科技人员,经过共同的努力,已经制造了一种重约1.5公斤,握力达一公斤,可以提10公斤的人造假手。其工作能源是由于11节镍镉电池提供的。人造假手的出现不仅为四肢残废的人制造了运用自如的四肢,而且由于生物电经过放大之后,可以用导线或无线电波传送到非常遥远的地方。显然,这对于扩大人类的生产实践,将会产生具有影响力的改变。到那时,人们可以叫假手到万米深的海底去取宝,或到高炉里、矿井里去操作,甚至可以叫它到月亮上去开垦处女地。

生物电的研究,对于农业生产也具有很大的意义。我们常常见到的向日葵,它们的花朵能随着太阳的东升西落而运动;含羞草的叶子,经不起轻扰,一碰就会低眉垂着头害起羞来。这些植物界中的自然现象,都是因为生物电在起作用的缘故。植物中的生物电,究竟是怎样产生的呢?有人曾做过如下的实验:在空气中,将一个电基放在一株植物的叶子上,另一电基放在植物的基部;结果发现两个电极之间能产生30毫伏左右的电位差。当将同样的一株植物放在密封的真空中时,由于植物在真空中被迫停止生命活动,所以植物基部和叶片之间的电压也就消失了。空虚实验有力地证明,生物的生命活动,是产生生物电的根源。

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