生物电能?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。那么,生物电能?一起来了解一下吧。
科技名词定义
中文名称:生物电 英文名称:bioelectricity 定义:在生命活动过程中在生物体内产生的各种电位或电流,包括细胞膜电位、动作电位、心电、脑电等。 所属学科: 海洋科技(一级学科) ;海洋技术(二级学科) ;海洋生物技术(三级学科)2000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。以后C.马蒂乌奇、E.H.杜布瓦-雷蒙和L.黑尔曼等的工作,都证明了生物电的存在。20世纪初,W.艾因特霍芬用灵敏的弦线电流计,直接测量到微弱的生物电流。1922年,H.S.加瑟和J.埃夫兰格首先用阴极射线示波器研究神经动作电位,奠定了现代电生理学的技术基础。1939年,A.L.霍奇金和A.F.赫胥黎将微电极插入枪乌贼大神经,直接测出了神经纤维膜内外的电位差。这一技术上的革新,推动了电生理学理论的发展。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 静息电位
在没有发生应激性兴奋的状态下,生物组织或细胞的不同部位之间所呈现的电位差。
生物质发电也是一种热力发电,在发电的原理上与煤炭发电、重油(柴油)发电、天然气发电是一样的,都是燃烧可燃物质产生热量加热水,然后再用高压水蒸气驱动汽轮机带动发电机发出电来。而且也会放出大量的二氧化碳。
与其他化石能源发电不一样的是,生物质发电所用的燃料是可再生的,而不是化石能源那样是一次性的。同时,生物质燃烧时,放出的除二氧化碳以外的有害物质要比化石能源少一些,如果加强生物质发电厂的环保和排放控制,要比化石能源发电厂对环境的影响小得多。但如果排放控制的不好,也称不上绿色。
可以说,生物质发电是利用绿色植物吸收太阳能和大气中的二氧化碳,转化为化学能贮存起来,再通过燃烧释放化学能转化成电能,同时又把吸收的二氧化碳再次排放出来。与单纯使用化石能源相比,生物质发电不净增加大气中的二氧化碳量,只是利用绿色植物对一定量的二氧化碳进行循环。
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)。
生物电能指的是利用各种植物秸秆进行发电,而生物燃料则是以玉米等作物和农业废弃物为原料制造的乙醇等燃料
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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。
以上就是生物电能的全部内容,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。