生物电是什么 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。但被伏特推翻证明蛙肌的收缩只是由于蛙肌中含有导电液体，将绑在青蛙肌肉两端的不同金属连接成闭合回路，这才是产生电的关键。
扩展资料
生物电医学运用生物电共振波对人体失衡的生物电进行矫正的技术。生物电是生命功能的本质，也是人体生命活动的基础，人体的任何一种生命活动无不和生物电密切相关。
神经细胞、心肌细胞和肌细胞等细胞在正常活动时有生物电产生，有病的时候生物电也发生异常。检测和分析生物电是否正常可以诊断疾病。如检测大脑神经细胞电的脑电图，检测心肌细胞的心电图，肌细胞电的肌电图。
参考资料：百度百科——生物电
生物电
电及电的利用人们早就熟知而习以为常了。在冬天手冷了，只要双手互相使劲地搓就会产生电和热；若用一块毛皮擦一根金属棒，则在金属棒上会产生更多的电荷，此时用它碰碰小纸屑，小纸屑便可被吸引附着在金属棒上。至于现代化的家庭几乎样样都离不开电。电灯、电扇、电冰箱、电话、电视机等等。可是你可知道，我们人体也有电的产生与电的不断变化呢！
前面我们已经谈到过，我们人体是由许多许多细胞构成的。细胞是我们机体的最基本的单位，因为只有机体各个细胞均执行它们的功能，才使得人体的生命现象延续不断。同样地，我们若从电学角度考虑，细胞也是一个生物电的基本单位，它们还是一台台的“微型发电机”呢。原来，一个活细胞，不论是兴奋状态，还是安静状态，它们都不断地发生电荷的变化，科学家们将这种现象称为“生物电现象”。细胞处于未受刺激时所具有的电势称为“静息电位”；细胞受到刺激时所产生的电势称为“动作电位”。而电位的形成则是由于细胞膜外侧带正电，而细胞膜内侧带负电的原因。细胞膜内外带电荷的状态医生们称为“极化状态”。
由于生命活动，人体中所有的细胞都会受到内外环境的刺激，它们也就会对刺激作出反应，这在神经细胞 （又叫神经元）、肌肉细胞更为明显。细胞的这种反应，科学家们称“兴奋性”。一旦细胞受到刺激发生兴奋时，细胞膜在原来静息电位的基础上便发生一次迅速而短暂的电位波动，这种电位波动可以向它周围扩散开来，这样便形成了“动作电位”。
既然细胞中存在着上述电位的变化，医生们便可用极精密的仪器将它测量出来。此外，还由于在病理的情况下所产生的电变化与正常时不同，因此医生们可从中看出由细胞构成的器官是否存在着某种疾病。
有一种叫“心电描记器”的仪器，它便是用来检查人的心脏有否疾病的一种仪器。这种仪器可以从人体的特定部位记录下心肌电位改变所产生的波形图象，这就是人们常说的心电图。医生们只要对心电图进行分析便可以判断受检人的心跳是否规则、有否心脏肥大、有否心肌梗塞等疾病。
同样地，人类的大脑也如心脏一样能产生电流，因此医生们只要在病人头皮上安放电极描记器，并通过脑生物电活动的改变所记录下来的脑电图，便知道病人脑内是否有病。当然，由于比起心电来，脑电比较微弱，因此科学家要将脑电放大100万倍才可反映出脑组织的变化，如脑内是否长肿瘤、受检查者有否可能发生癫痫（俗称羊癫疯）等。科学家们相信，随着电生理科学以及电子学的发展，脑电图记录将更加精细，甚至有一天这类仪器还可正确地测知人们的思维活动。
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。
【主回答】
自然界的一切生物体都能产生电，这种由生物体产生的电就称为“生物电”。
【扩展资料】
一、生物电的意义
电鱼能在瞬间放出高压电，所以既有防御猎食者侵犯的作用；也可用这种电击捕获小动物。另有一些电鱼，如非洲的裸背鳗鱼类，能不断地释放微弱的电脉冲，起探测作用或导向作用。
生物电普遍的意义在于信息的转换、传导、传递与编码。
生物体要维持生命活动，必须适应周围环境的变化。由于环境变化的因素与形式复杂多变，如变化的光照、声音、热、机械作用等等，因此生物有机体必须将各种不同的刺激动因快速转变成为同一种表现形式的信息，即神经冲动，并经过传导、传递和分析综合，及时作出应有的反应。
高等动物具有各种分工精细的感受器。每种感受器一般只能感受某种特殊性质的刺激。感受器中的感觉细胞接受刺激时会发生感受器电位，并用它来启动神经组织，产生动作电位。因此，不同的刺激动因都变成了同一形式的神经冲动。神经冲动是“全或无”性质的，即“通”、“断”形式的信息。
神经冲动用频率变化形式，传递信息到中枢神经系统。中枢神经系统对信息进行分析、综合、编码，并将同时作出的反应信息以神经冲动形式传向外周效应器官。动作电位的传导极为迅速，所以生物体能及时对周围环境变化，作出迅速的反应。这一系列的信息传递都是以发生各种形式的生物电变化来完成的。
二、生物电的应用
生物体内广泛、繁杂的电现象是正常生理活动的反映，在一定条件下，从统计意义上说生物电是有规律的：一定的生理过程，对应着一定的电反应。因此，依据生物电的变化可以推知生理过程是否处于正常状态，如心电图、脑电图、肌电图等生物电信息的检测等。反之，当把一定强度、频率的电信号输到特定的组织部位，则又可以影响其生理状态，如用“心脏起搏器”可使一时失控的心脏恢复其正常节律活动。
应用脑的电刺激术（EBS）可医治某些脑疾患。在颈动脉设置血压调节器，则可调节病人的血压。“机械手”、人造肢体等都是利用肌电实现随意动作的人－机系统。
宇航中采用的“生物太阳电池”就是利用细菌生命过程中转换的电能，提供了比硅电池效率高得多的能源。可以预见生物电在医学、仿生、信息控制、能源等领域将会不断开发其应用范围。
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。
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.
生物电决定健康作为生命本质特征的生物电系统，与人体健康有着至关重要的决定性的密切联系。一块寿命很长的蓄电池，如果在得不到充电的情况下长时间不间断地连续使用，就会使它在短时间内遭到无法修复的破坏而报废；人体也像一块大的“蓄电池。因紧急工作而连续几天不合眼而导致猝死的事件屡有报道，这提醒我们，人也要善于使用人体这块大“电池”。研究证明，正是由于生物电对人体的决定性影响，空气中的带电粒子——离子进入人体后，会改变人体的生物电的状态，对人体产生影响。
一些研究结果充分表明，经常给人体补充电能量，体生物电和促进人体生物电的正常循环、流动来实现的。可以取得药物所不及的效果。要把健康保持到100岁，永远不要忘记随时随地给自己“充电”。
人体生物电疗法为什么能治病
人体生物电疗法基于外加电场（磁场），对人体电场（磁场）的影响和人体电场与疾病的关系来预防和治疗疾病。属于中医学的外治范畴，因为能量级高，所以能够快速打通经络、穴位，活血化瘀、平衡血液酸碱度，净化血液。消肿止痛、增强筋骨、平衡人体生物电场，提高人体免疫力和自我修复能力，活化细胞，延长细胞的寿命。
人体生物电疗法即将220V交流电经人体调控为人体容易接受的生物电流，直接作用于病变部位或顺经上穴，根据不同的病症、部位，使用不同电流、电压同时配合不同手法施治，一般在几十几秒至几十几分钟便可打通经络，产生明显效果。
人体一旦没有了生物电，人体即变成尸体。生物电是人类生命的元素，是生命的最基本保障。生物电疗法是及临床医学，运动医学和康复医学的新型医用高科技治疗设备。在发达国家人们用来预防及治疗疾病的首选。
《生物电与膜电位》，原文见：中科院科学智慧火花栏目，网址：网页链接
投稿时间：2017-02-05 18:08 投稿人：王孝恩
生物电是生命的灵魂，但它至今仍充斥着无穷的神秘，尤其是动物细胞的跨膜电位。人体的可兴奋性细胞在安静时其静息电位可达-90mV左右，在去极化时能翻转至+30mV左右。
自从生物电现象被发现以后，最初人们把实验上测到的细胞膜内的负的电位，看作是质膜的一种电容效应，称为“膜学说”。霍奇金和英国生理学家卡茨(Bernard SirKatz)对膜学说加以修正，于1949年提出了"离子学说“(ionic theory) [1]。直到20世纪80-90年代，我国多数大学的生理学教材中，还沿用着离子学说。几乎都把静息电位产生的原因归于钾离子的平衡电位。其依据的是下列形式的能斯特（Nernst）方程式
E = (RT/F) ln ([K+]O/[K+]i) （1）
式中E为膜电位，下标“O”和“i”分别表示胞外和胞内。
R是普适气体常数，其值为8.314 J K-1mol-1.
T是绝对温度，普通实验取材的温度近似可取300K，哺乳动物在体实验时可取310K。
F为法拉弟常数，其值为96,485 C·mol？1 或J·V？1·mol？1.
在那些教材中，以细胞外、内的钾离子浓度的比值1/35（既，4/140）代入（1），刚好计算出一个90mV的数值。但所有那些教材中都没有讨论正负号的问题，往往给学生造成错觉：钾离子浓差是构成膜电位的主要原因。
根据电化学原理，（1）式所表示的能斯特方程的形式，若对数符号前取正号，对数项内的分母表示的是参比电极的离子浓度，分子表示的才是待测电极的浓度。因此，计算出来的-90mV表示的是胞内取零电位时，胞外为-90mV。也就是说，若胞外取零电位参考值时，胞内就是+90mV，而不是实测的-90mV。
若用浓差电池来分析，对于仅由浓差形成的两个半电池，氧化态最高的、阳离子浓度最大的那个半电池，一定是原电池的正极，另一个则是负极。钾元素只有两个氧化态：单质态和一价的阳离子态。胞内比胞外的钾离子浓度高，如果膜电位是由钾离子浓差所致，胞内就应该是正值。（1）式的计算结果与实测电位的数值差不多，但符号刚好相反。
另外，去极化时膜内电位由-90mV可翻转至+30mV左右，但钾离子浓度之比，并未出现大的翻转。所以我们说，钾离子浓差对膜电位有贡献，但不可能是唯一的直接关系。
还有人根据神经纤维的去极化是由钠离子的内流引起，提出膜电位成因的钠流学说。但只由钠离子的浓差变化也不能解释可兴奋性细胞在静息和兴奋时的膜电位变化。
20世纪40年代建立的戈德曼-霍奇金-卡茨方程（Goldman-Hodgkin-Katz Equation，简记为GHK方程）[1，2]，试图建立钠、钾、氯三种一价离子的浓度梯度与膜电位的关系
Em=(RT/F)ln{(pNa[Na+]O+pk[K+]O+pCl[Cl-]i)/(pNa[Na+]i+pk[K+]i+pCl[Cl-]O)} （2）
式中Em为膜电位，p代表各离子的通透系数。
（2）式虽然考虑了钠、钾及氯等多离子浓度梯度对膜电位的综合影响，但本文认为该方程仍存在以下缺陷而未能合理的描述膜电位的实际情况。
一、根据化学热力学和化学动力学的惯例，化学平衡的平衡常数表达式，等于各生成物浓度的系数次方之积，与各反应物浓度的系数次方之积的比。但在GHK方程式中却将各离子浓度之积表示成了各离子浓度之和。
二、通常在电位和平衡常数的表达式中，若在对数前用正号，所表示的电位就是对数式中分子中浓度所在处的电位值。也就是说，GHK方程式中写在分子上的是胞外的阳离子浓度，由它求出的就应该是胞外的电位，胞内则是参考电位0伏。若将胞外作参考电位（0伏），求胞内的电位时式中对数符号前取正号，就应该将胞内的各阳离子浓度写在分子上。所以我们说，（2）式的作者与（1）的作者犯了同样的错误，忽视了电位符号与对数式中分子和分母位置的对应关系。
三、阴离子对膜电位的影响不应引入方程中。其一，在氧化-还原电化学上处理阳离子的浓差电位时，通常都不考虑阴离子的作用。其二，因为阴离子的半径通常都比较大，在动作电位的变化期间一般难以跨膜。并且胞内蛋白质往往属于超级多价阴离子大分子，一个带有众多负电荷的蛋白质颗粒，能结合大量的金属阳离子，由于依数性，它对渗透压的贡献却可以忽略。胞内蛋白质的存在，为半径小的金属阳离子进行的渗透压运作留下了更大的空间。如果细胞内没有大量的蛋白质，离子浓差就难以保持，膜电位也就难以建立。因此，氯离子浓度及胞内超多价阴离子的蛋白质浓度都不应该纳入方程式中。
四、随膜电位起伏而浓度大幅变化的二价钙离子浓度不应该排除在方程式之外。与钠、钾、氯等离子浓度相比，胞内钙浓度极低，往往被人们所忽略。这与一个国家的人群分布类似，越是数量少的，在总人口中占比小的那些社会精英、国家领导人，越能主导国家的沉浮。因为（2）式错误的使用了各离子浓度的求和方式，在加和时浓度极低的钙离子浓度自然会被忽略掉。对钙离子浓度梯度的忽略是至今人们仍对生物电及膜电位产生模糊和神秘感的一个重要原因。
五、GHK方程在每一项离子浓度的前面都加入了一个离子的通透性系数，但这些系数都不是常数，它们都随膜电位的变化而变化。因此，不但大大降低了方程的应用价值，而且给各离子通道增加了更多的神秘感。
本文提出一个改进的GHK方程，用来描述钙、钠及钾离子浓度梯度与膜电位的关系。
考虑钙、钠、钾离子间的跨膜离子交换，在胞浆和胞外液之间存在下列离子交换平衡：
Ca2+0 + 2Na+0 + 2K+0 == Ca2+i + 2Na+ i + 2K+ i （3）
式中双等号应为化学平衡号，改进后的GHK方程为
Ei = (RT/2F)ln{([Ca2+]i[Na+]2i[K+]2i)/([Ca2+]0[Na+]20[K+]20)} （4）
或者
Ei = (RT/2F)ln([Ca2+]i/[Ca2+]0)+(RT/F)ln([Na+]i/[Na+]0)+(RT/F)ln([K+]i/[K+]0) （5）
1、 计算可兴奋性细胞的静息电位
取R=8.314 J K-1mol-1，T=300K，F=96,485 C·mol？1 ，把自然对数换为常用对数，并把静息时的细胞内、外液的浓度：[Ca2+]i= 5.0×10-7 mol/L，[Ca2+]0=2.0×10-3 mol/L，[Na+]i=1.0×10-2 mol/L，[Na+]0=1.4×10-1 mol/L，[K+]i =1.4×10-1 mol/L，[K+]0= 5×10-3mol/L.代入（4），我们得：
Ei = 0.0595/2log{([Ca2+]i[Na+]2i[K+]2i)/([Ca2+]0[Na+]20[K+]20)}
= - 0.0893（V）
此计算结果与文献值基本一致。
2、 用于去极化时的膜电位计算
在去极化时，细胞外液中的钙、钠及钾离子浓度可视为不变，在计算时只考虑细胞内液中的离子浓度变化既可。不过，目前关于可兴奋性细胞去极化时，瞬时胞浆中各离子浓度的实测数据的文献比较少。较多的报道的是内钙的离子浓度能增大两个数量级，再者就是神经元中钠离子的瞬时内流。对于神经细胞而言，内钙增大两个数量级，内钠浓度只要增大2~3倍，由（4）或（5）式计算的去极化电位，就能达到+30 mV左右。但对于肌细胞，对去极化电位的贡献可能主要来自于内钙浓度的变化。如此，则需要肌浆中的内钙浓度要有近3个数量级的增大，这还需要今后实测数据的支持。
本文提出的公式，比GHK方程更能体现阳离子梯度如何影响膜电位的物理化学本质。从（4）式可看出，钙离子浓度梯度以比值和乘积的形式与钠、钾离子浓度一起出现，其浓度虽小，但对膜电位的影响却不小。
（4）或（5）式都不含有离子的通透性系数。一方面，很大程度上消除了离子浓度梯度对膜电位影响的不确定性。另一方面，也消除了人们对不同离子通道门控机理的神秘感。本文认为，所有的离子通道都是一定的离子浓度梯度和电位梯度的影响下进行门控的，都是被动的蛋白质孔隙。它们都不具有自主意识的主动的门控机理，因此并不神秘。
本文认为，胞浆与细胞外液的疏水性（或离子强度）的差异，钙、钾、钠等金属阳离子的亲水性及水合离子的生成自由能之间的差异，是形成细胞内、外离子浓差和膜电位的基础。渗透压与细胞及亚细胞尺度的膜性分室化，及钙ATP酶对钙离子的操控是生物电运作的动力，各种专属的离子通道是生物电运作的上好工具。钙离子浓度梯度的变化及钙/钠交换才是膜电位变化的操控者。20170205
参考文献
1、 Hodgkin A L, Katz B. (1949) J Physiol (London) 108:37–77. CrossRefMedlineWeb of ScienceGoogle Scholar.
2、 Goldman D E. (1943) J Gen Physiol 27:37–60. Abstract/FREE Full Text
另外具有一定专业水平的读者还可参考同一网站的以下文章：
王孝恩，生物电的本质（修改稿）. 中科院科学智慧火花：2017-01-02.
2. 王孝恩，生物电与膜电位. 中科院科学智慧火花：2017-02-05.
3. 王孝恩，生物电与膜电位的离子基础. 中科院科学智慧火花：2017-02-08.
4. 王孝恩，生物电及膜电位的热力学基础. 中科院科学智慧火花：2017-02-12.
5. 王孝恩，去极化瞬时膜电位的计算. 中科院科学智慧火花：2017-03-22.
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