什么是生物电
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生物电是生物的器官、组织和细胞在生命活动过程中发生的电位和极性变化。它是生命活动过程中的一类物理、物理一化学变化,是正常生理活动的表现,也是生物活组织的一个基本特征。
200多年前,人类就发现动物体带电的事实,并利用电鳐所发生的生物电治疗精神病。18世纪末,L.伽伐尼发现蛙肌与不同金属所构成的环路相接触时发生收缩的现象,提出“动物电”的观点。
1960年,电子计算机开始应用于电生理的研究,使诱发电位能从自发性的脑电波中,清晰地区分出来,并可对细胞发放的参数精确地分析计算。
扩展资料:
生物电的应激性:
活的生物体具有应激性,即当它受到一定强度(阈值)的刺激作用时,会引起细胞的代谢或功能的变化。这种引起变化(突奋)的刺激要有一定的变化速率,缓慢地增强刺激强度不能引起应激反应。
如用直流电作刺激,通电时的应激反应发生在阴极处,断电时的应激反应则发生在阳极处。应激反应之后,要经过一段恢复时期(不应期),才能再对刺激起反应。在应激反应过程中,常常伴有细胞膜电位或组织极性的改变。
植物的局部电反应 植物的应激性很缓慢并往往局限于受到刺激的区域。它的反应强度,决定于刺激的强度,在刺激作用点上产生负电位变化。
参考资料来源:百度百科-生物电
推荐于2017-09-12
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生物体在生命活动过程中表现的电现象,称为生物电(bioelectricity)现象。主要包括:
膜电位(membrane potential)在可兴奋组织(如神经和肌肉)的细胞膜内、外,存在着不同的带电离子,膜外呈正电,膜内呈负电,存在着一定的电位差,称为膜电位。
损伤电位(injury potential)活组织的完整部位与损伤部位之间存在着电位差,称为损伤电位。如将电位计的两个电极放在完整无损伤的肌肉或神经表面,由于两处电位相等,无任何电位差可见。如组织局部损伤,其中一个电极移至损伤部位,另一电极仍处于完整部位表面,则可观察到电位计的指针发生偏转,损伤部位为负,完整部位为正,此种电位差,即为损伤电位。损伤电位随着时间推移而逐渐下降,直至组织死亡而完全消失。损伤电位的出现,证明膜内外存在着电位差,即膜电位。
静息电位(resting potential)通常所指膜电位,是指细胞未受刺激时,即处于静息状态下,细胞膜两侧存在的电位差,称为静息膜电位,或简称静息电位。在通常情况下,细胞只要处于静息状态,维持正常的新陈代谢,其静息电位总是稳定在一定水平上,一般为50~100毫伏直流电位。此一现象称为极化(polariza-tion)。
动作电位(action potential)可兴奋组织在兴奋时所产生的生物电活动。如在用纤维内的电级记录静息电位的同时,在纤维的另一端给予电刺激,经过极短时间的潜伏期约0.06毫秒(ms)后,记录电极部位就会在静息电位的基础上,出现一个快速的生物电变化,历时约1毫秒。包括一个极陡峭的上升相和一个较缓慢的下降相。上升相表现为先是膜电位由原来的静息水平(—45毫伏)迅速减小,原先的极化状态消失,称为去极化(或称除极化 depolariza-tion),继而导致膜极性倒转,变成膜内为正( 40毫伏)的相反极化状态,称为反极化。极性倒转的部分(即由膜电位零到 40毫伏)称为超射(overshoot)。整个上升相达85毫伏,等于静息电位的绝对值与超射的总和。然后为下降相,膜电位逐渐恢复到原先的静息电位水平,称为复极化(repolarization)
动作电位的特点 全或无性质与传导性。全或无(all or none)性质;如刺激为阈下刺激,则引不起动作电位;而刺激一达到阈值,即引起动作电位,而动作电位一经引起,其幅度就达到最大值,即使刺激强度继续增加,动作电位也不再增大。传导性:动作电位一经产生就可在同一细胞范围内沿细胞膜传到远处,而且电位幅度不会随传导距离增加而衰减,即非递减性传导。
动作电位的全过程 动作电位全过程包括锋电位和后电位两大部分。(1)锋电位(spike potential):在刺激后几乎立即出现,潜伏期不超过0.06毫秒。其幅度为静息电位与超射值之和,并服从全或无定律和非递减性传导。锋电位总是伴随着冲动出现,两者具有相同的阈值、相同的传导速度,并可在一些因素的作用下同时被阻断。锋电位持续时间约0.5毫秒,在此期内,神经纤维不再对第二个刺激发生反应,即处于绝对不应期。根据离子学说,此时Na 通道处于被激活后的暂时失活状态,不可能发生进一步的Na 内流,从而保证了它作为一个独立信息单位而不受干扰。(2)后电位(after potential):锋电位过后即为历时较长的后电位:先为负后电位,历时约15毫秒,其幅度约为锋电位的5~6%,前半期与兴奋后兴奋性变化周期中的相对不应期相当,其机制同Na 通道仅部分地恢复有关;后半期大致和超常期相对应,此时膜处于部分去极化状态。正后电位(positive after potential)持续60~80毫秒,其幅度仅为锋电位的0.2%,正后电位与低常期同时出现,可能是由于膜在复极化过程中,膜外阳离子暂时性积聚造成的轻度超极化所致。
膜电位(membrane potential)在可兴奋组织(如神经和肌肉)的细胞膜内、外,存在着不同的带电离子,膜外呈正电,膜内呈负电,存在着一定的电位差,称为膜电位。
损伤电位(injury potential)活组织的完整部位与损伤部位之间存在着电位差,称为损伤电位。如将电位计的两个电极放在完整无损伤的肌肉或神经表面,由于两处电位相等,无任何电位差可见。如组织局部损伤,其中一个电极移至损伤部位,另一电极仍处于完整部位表面,则可观察到电位计的指针发生偏转,损伤部位为负,完整部位为正,此种电位差,即为损伤电位。损伤电位随着时间推移而逐渐下降,直至组织死亡而完全消失。损伤电位的出现,证明膜内外存在着电位差,即膜电位。
静息电位(resting potential)通常所指膜电位,是指细胞未受刺激时,即处于静息状态下,细胞膜两侧存在的电位差,称为静息膜电位,或简称静息电位。在通常情况下,细胞只要处于静息状态,维持正常的新陈代谢,其静息电位总是稳定在一定水平上,一般为50~100毫伏直流电位。此一现象称为极化(polariza-tion)。
动作电位(action potential)可兴奋组织在兴奋时所产生的生物电活动。如在用纤维内的电级记录静息电位的同时,在纤维的另一端给予电刺激,经过极短时间的潜伏期约0.06毫秒(ms)后,记录电极部位就会在静息电位的基础上,出现一个快速的生物电变化,历时约1毫秒。包括一个极陡峭的上升相和一个较缓慢的下降相。上升相表现为先是膜电位由原来的静息水平(—45毫伏)迅速减小,原先的极化状态消失,称为去极化(或称除极化 depolariza-tion),继而导致膜极性倒转,变成膜内为正( 40毫伏)的相反极化状态,称为反极化。极性倒转的部分(即由膜电位零到 40毫伏)称为超射(overshoot)。整个上升相达85毫伏,等于静息电位的绝对值与超射的总和。然后为下降相,膜电位逐渐恢复到原先的静息电位水平,称为复极化(repolarization)
动作电位的特点 全或无性质与传导性。全或无(all or none)性质;如刺激为阈下刺激,则引不起动作电位;而刺激一达到阈值,即引起动作电位,而动作电位一经引起,其幅度就达到最大值,即使刺激强度继续增加,动作电位也不再增大。传导性:动作电位一经产生就可在同一细胞范围内沿细胞膜传到远处,而且电位幅度不会随传导距离增加而衰减,即非递减性传导。
动作电位的全过程 动作电位全过程包括锋电位和后电位两大部分。(1)锋电位(spike potential):在刺激后几乎立即出现,潜伏期不超过0.06毫秒。其幅度为静息电位与超射值之和,并服从全或无定律和非递减性传导。锋电位总是伴随着冲动出现,两者具有相同的阈值、相同的传导速度,并可在一些因素的作用下同时被阻断。锋电位持续时间约0.5毫秒,在此期内,神经纤维不再对第二个刺激发生反应,即处于绝对不应期。根据离子学说,此时Na 通道处于被激活后的暂时失活状态,不可能发生进一步的Na 内流,从而保证了它作为一个独立信息单位而不受干扰。(2)后电位(after potential):锋电位过后即为历时较长的后电位:先为负后电位,历时约15毫秒,其幅度约为锋电位的5~6%,前半期与兴奋后兴奋性变化周期中的相对不应期相当,其机制同Na 通道仅部分地恢复有关;后半期大致和超常期相对应,此时膜处于部分去极化状态。正后电位(positive after potential)持续60~80毫秒,其幅度仅为锋电位的0.2%,正后电位与低常期同时出现,可能是由于膜在复极化过程中,膜外阳离子暂时性积聚造成的轻度超极化所致。
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2013-12-02
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生物有电并非怪事,它早已存在,不过人们研究它、应用它,还只是近年的事。2000年前,古罗马帝国流行一种奇怪的治病方法,用来治疗头痛、风痛等症状。当一个人痛风发作时,医生把病人带到海边潮湿沙滩上,在病人脚底放一条黑色大鱼,此时病人就会感到脚底地发麻,一直麻到膝盖为止,如此反复进行,可以治愈疾病。据说,此法曾治好许多达官贵人的病。到了1758年,英国科学家卡文迪许开始着手探究上述治病方法的奥秘。他把大墨鱼埋在潮湿沙滩里,上面接一莱顿瓶,结果莱顿瓶发出火花,由此证明大黑鱼放出的是电,卡文迪许证明电鲼放电不久,意大利科学家加伐尼在1791年发现在青蛙肌肉中也蕴藏着电能,他把这种电称为“生物电”。这便是生物电名字的由来。
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。
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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2013-12-02
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这个说实话只有专家或者了解懂这行的才行 这个网站的解释比较清晰明了 你可以看看: http://wenku.baidu.com/view/c22ee3335a8102d276a22f4d.html
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