Bioelektrikos biologija

Bioelektriškumas, elektrinis potencialas ir srovės, kurias sukuria ar atsiranda gyvieji organizmai. Bioelektrinis potencialas sukuriamas atliekant įvairius biologinius procesus ir jo stipris paprastai būna nuo vieno iki kelių šimtų milivoltų. Tačiau elektriniame unguryje sukuriama vieno ampero srovė nuo 600 iki 1000 voltų. Toliau pateikiamas trumpas bioelektrinės energijos aprašymas. Norėdami sužinoti apie išsamų gydymą, žiūrėkite elektrą: Bioelektrinis poveikis.

elektra: bioelektriniai efektai

Bioelektriškumas reiškia elektros srovių ar įtampų generavimą ar veikimą biologiniuose procesuose. Bioelektriniai

Senovėje bioelektrinis poveikis buvo žinomas dėl tokių elektrinių žuvų, kaip Nilo šamas ir elektrinis ungurys, aktyvumo. XVIII a. Luigi Galvani ir Alessandro Volta eksperimentai dėl varlių ir kitų gyvūnų elektros energijos ir raumenų susitraukimo ryšio buvo svarbūs plėtojant fizikos ir fiziologijos mokslus. Šiais laikais bioelektrinio potencialo matavimas tapo įprasta klinikinės medicinos praktika. Pavyzdžiui, elektrinis poveikis, kurį sukelia aktyvios širdies ir smegenų ląstelės, paprastai stebimas ir analizuojamas diagnostikos tikslais.

Bioelektrinis potencialas yra identiškas potencialui, kurį sukuria prietaisai, tokie kaip akumuliatoriai ar generatoriai. Tačiau beveik visais atvejais bioelektrinę srovę sudaro jonų (ty, elektriškai įkrautų atomų ar molekulių) srautas, tuo tarpu apšvietimui, ryšiui ar galiai naudojama elektros srovė yra elektronų judėjimas. Jei du tirpalai su skirtingomis jonų koncentracijomis yra atskirti membrana, kuri blokuoja jonų srautą tarp jų, dėl koncentracijos disbalanso atsiranda tirpalų elektrinio potencialo skirtumas. Daugelyje tirpalų tam tikro elektros krūvio jonus lydi priešingo krūvio jonai, taigi pats sprendimas neturi grynojo krūvio. Jei du skirtingos koncentracijos tirpalai yra atskirti membrana, leidžiančia praeiti vienos rūšies jonams, bet ne kitai, jonų koncentracijos, kurios gali praeiti, bus linkusios išlyginti difuzijos būdu, sukurdamos vienodus ir priešingus grynuosius krūvius dviejuose tirpaluose. Gyvose ląstelėse du sprendimai yra rasti ląstelėje ir išorėje. Ląstelės membrana, skirianti vidų iš išorės, yra pusiau pralaidi, leidžianti tam tikriems jonams praeiti, tuo tarpu blokuodama kitus. Visų pirma, nervų ir raumenų ląstelių membranos yra šiek tiek pralaidžios teigiamiems kalio jonams, kurie pasklinda į išorę, palikdami ląstelėje gryną neigiamą krūvį.

Bioelektrinis ląstelės membranos potencialas paprastai yra apie 50 milivoltų; šis potencialas yra žinomas kaip poilsio potencialas. Visos ląstelės naudoja savo bioelektrinį potencialą, kad padėtų ar valdytų medžiagų apykaitos procesus, tačiau kai kurios ląstelės, naudodamos specifines fiziologines funkcijas, specialiai naudoja bioelektrinius potencialus ir sroves. Tokio naudojimo pavyzdžių galima rasti nervų ir raumenų ląstelėse. Informaciją neša elektriniai impulsai (vadinami veikimo potencialais), einantys išilgai nervų skaidulų. Panašūs impulsai raumenų ląstelėse lydi raumenų susitraukimus. Nervų ir raumenų ląstelėse dėl cheminės ar elektrocheminės stimuliacijos laikinai pasikeičia ląstelių membranų pralaidumas, todėl elektrinis potencialas tarp vidaus ir išorės gali išsikrauti kaip srovė, kuri sklinda išilgai nervų skaidulų arba kuri aktyvina raumenų skaidulų susitraukimo mechanizmą. Natrio jonų pernešimas yra susijęs su veiksmų potencialo kūrimu. Tarp kitų ląstelių, kuriose specializuotos funkcijos priklauso nuo bioelektrinio potencialo palaikymo, yra receptorių ląstelės, jautrios šviesai, garsui ir lytėjimui, ir daugelis ląstelių, išskiriančių hormonus ar kitas medžiagas.

Įvairios žuvys, tiek jūrinės, tiek gėlavandenės, sukūrė specialius organus, galinčius sukelti didelę elektros iškrovą, o kitos turi audinius, galinčius pajusti silpnus elektrinius laukus vandenyje. Daugiau nei 200 žuvų rūšių bioelektrinis organas dalyvauja savigynoje ar medžioklėje. Torpedos, arba elektrinis spindulys, ir elektrinis ungurys turi ypač galingus elektrinius organus, kuriuos, matyt, jie naudoja, norėdami imobilizuoti ar nužudyti grobį. Elektrinis ungurys turi tris poras elektrinių organų; jie sudaro didžiąją kūno masės dalį ir maždaug keturis penktadalius viso žuvies ilgio. Manoma, kad ši žuvis gali sukelti pakankamai stiprų elektros smūgį, kad apsvaigintų vyrą. Elektriniai spinduliai turi du didelius, disko formos elektrinius organus, po vieną iš abiejų kūno pusių, kurie prisideda prie disko pavidalo kūno formos.

Elektriniai Afrikos šamai, peilinės žuvys Lotynų Amerikoje ir žvaigždės žvaigždės tikriausiai naudoja savo bioelektrinius organus kaip jutimo organus aptikdamos kitas žuvis.

Pagrindinis bioelektrinio organo elementas yra išlyginta ląstelė, vadinama elektroplastika. Daugybė elektroplastikų yra išdėstytos nuosekliai ir lygiagrečiai, kad padidėtų elektros organo įtampa ir srovė. Žuvys staigiai išleidžia elektros energiją, nustatydamos nervinius impulsus, kurie suaktyvina atskiras elektroplakes, tuo pačiu užtikrinant viso masyvo veikimą.