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生物电是生命活动的基础。细胞由细胞膜、细胞核和细胞质组成。细胞膜结构复杂,将细胞与外界环境分开。实验测得活细胞的细胞膜外部带正电,内部带负电,膜内侧电位为负90到负70毫伏,这称为静息电位。
动作电位是细胞电活动的关键过程。当细胞受到刺激时,电位从静息状态的负70毫伏突然变为正20到30毫伏,这个过程在不到1毫秒内完成,然后快速恢复到原来的静息电位。这是由于钠离子通道和钾离子通道的依次开放和关闭,导致离子跨膜流动引起的。
生物电现象是基本的生命活动之一,与新陈代谢密切相关。当生物体停止新陈代谢时,生物电现象也随之终结。正常的生理活动伴随着正常的生物电分布,而当生物体发生病变时,生物电也会出现相应的病理性改变。这为医学诊断和治疗提供了重要依据。
心电图是记录心脏电活动的重要工具。心脏的电传导系统从起搏点开始,电激动依次传播到心房和心室。由于心脏周围的组织和体液都能导电,人体可以看作一个三维导体,心脏就像电源一样。心肌细胞动作电位变化的总和传导到体表,在不同部位产生电位差,心电图机记录这些电位变化,形成连续的心电图波形。
电鳗是自然界中生物电应用的极端例子。电鳗体内有特殊的细胞,就像小型的叠层电池,每个细胞能产生约15伏的电压。当这些细胞串联起来时,就能产生很高的电压。非洲电鳗可达200伏,而美洲电鳗最高可达800伏,足以击死一头牛。同时,多组电池并联可以产生足够大的电流。淡水中的电鱼需要更多电池串联,因为淡水电阻较大,需要更高电压才能产生同样的电流效果。