❶ 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。
❷ 生理学中生物电是如何产生的
生物电现象:细胞在静息或活动状态下所伴随的各种电现象(离子电流、溶液导电、静息电位、动作电位等)总称为生物电现象。
(一)静息电位
1.概念
静息电位是指细胞未受刺激时,存在于膜内外两侧的电位差医学教育/网搜集整理。
表现:细胞同侧表面上各点间电位相等,细胞内外两侧存在电位差。所有动物细胞(及绝大多数植物细胞)的电位为外正内负。不同细胞静息电位值不同。但每种细胞静息电位值一般是稳定的。
2.形成机制
“膜学说”认为是由于膜内外两侧离子分布的不均匀以及细胞膜的选择通透性。静息状态下,细胞膜对钾离子有相对中等的通透性,对钠离子的通透性只及前者约1/100等。
K+在浓度差作用下向细胞外扩散,并滞留在细胞外表面形成向内的电场,当达到电-化学平衡时,K+净流量为零。因此,可以说静息电位相当于K+外流形成的跨膜平衡电位。
(二)动作电位
1.概念
细胞膜受到刺激后,在静息电位的基础上膜两侧电位所发生的快速、可逆的倒转和复原。
特点:①波幅大小与刺激强度无关,②可沿细胞表面进行不衰减传导,③不能融合。
2.形成机制
先弄懂几个相关概念:
极化:静息状态下,细胞膜外为正电位、膜内为负电位的状态,称为极化。
去极化:生物膜受到刺激或损伤后,膜内外的电位差逐渐减小,极化状态逐步消徐,此种过程称为去极化。
超极化:原有极化程度增强,静息电位的绝对值增大,兴奋性降低的状态。
复极化:由去极化状态恢复到静息时膜外为正、膜内为负的极化状态的过程,称为复极化。
锋电位:构成动作电位主要部分的一次短暂而尖锐的脉冲样变化,是细胞兴奋的标志。
后电位:继锋电位后所出现的电位波动。可分为负后电位(去极化后电位)和正后电位(超极化后电位)。它代表细胞兴奋后兴奋性的恢复过程。
动作电位产生的机制与静息电位相似,都与细胞膜的通透性及离子转运有关。
(l)去极化过程
当细胞受刺激而兴奋时,膜对Na+通透性增大,对K+通透性减小,于是细胞外的Na+便会顺其波度梯度和电梯度向胞内扩散,导致膜内负电位减小,直至膜内电位比膜外高,形成内正外负的反极化状态。当促使Na+内流的浓度梯度和阻止Na+内流的电梯度,这两种拮抗力量相等时,Na+的净内流停止。因此,可以说动作电位的去极化过程相当于Na+内流所形成的电-化学平衡电位。
(2)复极化过程
当细胞膜除极到峰值时,细胞膜的Na+通道迅速关闭,而对K+的通透性增大,于是细胞内的K+便顺其浓度梯度向细胞外扩散,导致膜内负电位增大,直至恢复到静息时的数值。
可兴奋细胞每发生一次动作电位,总会有一部分Na+在去极化中扩散到细胞内,并有一部分K+在复极过程中扩散到细胞外。这样就激活了Na+-K+依赖式ATP酶即Na+-K+泵,于是钠泵加速运转,将胞内多余的Na+泵出胞外,同时把胞外增多的K+泵进胞内,以恢复静息状态的离子分布,保持细胞的正常兴奋性。如果说静息电位是兴奋性的基础,那么,动作电位则是可兴奋细胞兴奋的标志。
3.动作电位时相与兴奋性时期
(1)动作电位时相
①锋电位
上升支:去极化,反极化
下降支:复极化始段、中段
②后电位
负后电位:复极化末段
正后电位:超极化
(2)兴奋性时期
①绝对不应期
②相对不应期
③超常期
④低常期
❸ 生物电是怎样形成的
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~-90m2、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。
❹ 生物电如何产生的
生物电,为生物体内广泛、繁杂的电现象,是正常生理活动的反映。企图用一种学说,去解释各种生物体中所出现的各种不同的电现象是不可能的。
生物有机体是一个导电性的容积导体。当一些细胞或组织上发生电变化时,将在这容积导体内产生电场。因此在电场的不同部位中可引导出电场的电位变化,而且其大小与波形各不相同。
例如,有些植物受刺激后,会产生运动反应。这时,往往出现可传导的电位变化。比如,含羞草受刺激时,叶片发生的闭合运动反应,就能传布相当的距离。在这一过程中,由刺激点发生的负电位变化,可以每秒2~10毫米的速度向外扩布。电位变化在1~2秒内达到最大值,其幅值可达50~100毫伏。但恢复时间长,需几十分钟才能回到原来的极性状态,这一段负电位变化时期就是它的不应期。
❺ 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。
❻ 生物电是如何产生的
细胞是由细胞膜将外界隔开,保持细胞内环境的稳定。细胞膜是选择性半透膜,细胞内外的物质交换要得到这层膜的允许。
实验发现,人体中的细胞内液和细胞外液含有多种离子,包括阴离子和阳离子,其中钠和钾是比较重要的阳离子。细胞内的钾离子浓度较细胞外高,细胞外的钠离子则高于细胞内。在细胞膜上存在一种蛋白,称为钠钾通道或钠钾泵,细胞内外钠钾交换是通过钠钾泵来完成的。通常状态下钠钾泵关闭,细胞外钠离子浓度虽然很高,但无法穿过细胞膜进入细胞内。而钾离子则稍有不同,允许一小部分钾离子穿过钠钾泵从细胞内流到细胞外。因为钾离子带有正电荷,所以流失后,细胞内呈现负电状态。这时如果将细胞内插入一个微电极,得到一个负电势(生理学上将电压称为电势)数值,称为静息电位。
当细胞受到刺激时,细胞膜上的钠钾泵迅速开放,根据物质都有从高浓度向低浓度运动的扩散原理,细胞外钠离子大量涌进细胞内,而细胞内的钾离子虽然有一部分事先运动到细胞外,但细胞内的浓度还是高于细胞外,于是钾离子也由细胞内流到细胞外。值得注意的是,钠离子进入细胞内的速度要大于钾离子出胞的速度,一般来说,三个钠离子进入换出两个钾离子流出。
总的结果就是大量的阳离子由细胞外进入细胞内,是原本是负电势的细胞转换成正电位,通过微电极的检测发现,这时的细胞形成一个峰电位,称为动作电位。细胞在形成动作电位后,产生一个运动,如肌细胞的收缩或腺体细胞的分泌等。而后细胞内外的钠钾离子再从新分布,细胞内的钠离子被移除到细胞外,细胞外的钾离子被移进细胞内,细胞重新恢复静息电位的状态,等待下一个刺激引起的动作电位。
❼ 简述细胞生物电产生的原理
生物电现象是指生物细胞在生命活动过程中所伴随的电现象。它与细胞兴奋的产生和传导有着密切关系。细胞的生物电现象主要出现在细胞膜两侧,故把这种电位称为跨膜电位,主要表现为细胞在安静时所具有的静息电位和细胞在受到刺激时产生的动作电位。心电图、脑电图等均是由生物电引导出来的。
1.静息电位及其产生原理
静息电位是指细胞在安静时,存在于膜内外的电位差。生物电产生的原理可用"离子学说"解释。该学说认为:膜电位的产生是由于膜内外各种离子的分布不均衡,以及膜在不同情况下,对各种离子的通透性不同所造成的。在静息状态下,细胞膜对K+有较高的通透性,而膜内K+又高于膜外,K+顺浓度差向膜外扩散;细胞膜对蛋白质负离子(A-)无通透性,膜内大分子A-被阻止在膜的内侧,从而形成膜内为负、膜外为正的电位差。这种电位差产生后,可阻止K+的进一步向外扩散,使膜内外电位差达到一个稳定的数值,即静息电位。因此,静息电位主要是K+外流所形成的电-化学平衡电位。
2.动作电位及其产生原理
细胞膜受刺激而兴奋时,在静息电位的基础上,发生一次扩布性的电位变化,称为动作电位。动作电位是一个连续的膜电位变化过程,波形分为上升相和下降相。细胞膜受刺激而兴奋时,膜上Na+通道迅速开放,由于膜外Na+浓度高于膜内,电位比膜内正,所以,Na+顺浓度差和电位差内流,使膜内的负电位迅速消失,并进而转为正电位。这种膜内为正、膜外为负的电位梯度,阻止Na+继续内流。当促使Na+内流的浓度梯度与阻止Na+内流的电位梯度相等时,Na+内流停止。因此,动作电位的上升相的顶点是Na+内流所形成的电-化学平衡电位。
在动作电位上升相达到最高值时,膜上Na+通道迅速关闭,膜对Na+的通透性迅速下降,Na+内流停止。此时,膜对K+的通透性增大,K+外流使膜内电位迅速下降,直到恢复静息时的电位水平,形成动作电位的下降相。
可兴奋细胞每发生一次动作电位,膜内外的Na+、K+比例都会发生变化,于是钠-钾泵加速转运,将进入膜内的Na+泵出,同时将逸出膜外的K+泵入,从而恢复静息时膜内外的离子分布,维持细胞的兴奋性。
❽ 生物电产生的前提条件是什么
每个细胞的电位差 电在生物体内普遍存在。不要以为海里的电鱼和北美的电竹才生物电,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,大多数生物电的电压很低、电流很弱,要用精密仪器才能测量到
柠檬汁发电原理就是这样
❾ 生物电怎么产生和物理电的区别,刚刚看完灭世、讨论非常激烈。
生物电在生物生理化学范畴,化学反应中有电荷的转移,通过生物化学反应,积累电荷,产生电势差,然后造个回路就产生生物电了。
物理电在物理学范畴,主要是通过做功,产生能量,移动电荷转变成电势能(电势差),然后有个回路就产生回路就有电了(物理电)
不知道你的文化多高,高中水平我想可以通俗的解释下了。
说白了生物电和物理电都是电荷转移形成,只是形式上直观上分类吧。