生物電能?宇航中采用的“生物太陽電池”就是利用細菌生命過程中轉換的電能,提供了比硅電池效率高得多的能源。可以預見生物電在醫學、仿生、信息控制、能源等領域將會不斷開發其應用范圍。那么,生物電能?一起來了解一下吧。
科技名詞定義
中文名稱:生物電 英文名稱:bioelectricity 定義:在生命活動過程中在生物體內產生的各種電位或電流,包括細胞膜電位、動作電位、心電、腦電等。 所屬學科: 海洋科技(一級學科) ;海洋技術(二級學科) ;海洋生物技術(三級學科)2000多年前,人類就發現動物體帶電的事實,并利用電鰩所發生的生物電治療精神病。18世紀末,L.伽伐尼發現蛙肌與不同金屬所構成的環路相接觸時發生收縮的現象。以后C.馬蒂烏奇、E.H.杜布瓦-雷蒙和L.黑爾曼等的工作,都證明了生物電的存在。20世紀初,W.艾因特霍芬用靈敏的弦線電流計,直接測量到微弱的生物電流。1922年,H.S.加瑟和J.埃夫蘭格首先用陰極射線示波器研究神經動作電位,奠定了現代電生理學的技術基礎。1939年,A.L.霍奇金和A.F.赫胥黎將微電極插入槍烏賊大神經,直接測出了神經纖維膜內外的電位差。這一技術上的革新,推動了電生理學理論的發展。1960年,電子計算機開始應用于電生理的研究,使誘發電位能從自發性的腦電波中,清晰地區分出來,并可對細胞發放的參數精確地分析計算 靜息電位
在沒有發生應激性興奮的狀態下,生物組織或細胞的不同部位之間所呈現的電位差。
生物質發電也是一種熱力發電,在發電的原理上與煤炭發電、重油(柴油)發電、天然氣發電是一樣的,都是燃燒可燃物質產生熱量加熱水,然后再用高壓水蒸氣驅動汽輪機帶動發電機發出電來。而且也會放出大量的二氧化碳。
與其他化石能源發電不一樣的是,生物質發電所用的燃料是可再生的,而不是化石能源那樣是一次性的。同時,生物質燃燒時,放出的除二氧化碳以外的有害物質要比化石能源少一些,如果加強生物質發電廠的環保和排放控制,要比化石能源發電廠對環境的影響小得多。但如果排放控制的不好,也稱不上綠色。
可以說,生物質發電是利用綠色植物吸收太陽能和大氣中的二氧化碳,轉化為化學能貯存起來,再通過燃燒釋放化學能轉化成電能,同時又把吸收的二氧化碳再次排放出來。與單純使用化石能源相比,生物質發電不凈增加大氣中的二氧化碳量,只是利用綠色植物對一定量的二氧化碳進行循環。
生物體在生命活動過程中表現的電現象,稱為生物電(bioelectricity)現象。主要包括:
膜電位(membrane potential)在可興奮組織(如神經和肌肉)的細胞膜內、外,存在著不同的帶電離子,膜外呈正電,膜內呈負電,存在著一定的電位差,稱為膜電位。
損傷電位(injury potential)活組織的完整部位與損傷部位之間存在著電位差,稱為損傷電位。如將電位計的兩個電極放在完整無損傷的肌肉或神經表面,由于兩處電位相等,無任何電位差可見。如組織局部損傷,其中一個電極移至損傷部位,另一電極仍處于完整部位表面,則可觀察到電位計的指針發生偏轉,損傷部位為負,完整部位為正,此種電位差,即為損傷電位。損傷電位隨著時間推移而逐漸下降,直至組織死亡而完全消失。損傷電位的出現,證明膜內外存在著電位差,即膜電位。
靜息電位(resting potential)通常所指膜電位,是指細胞未受刺激時,即處于靜息狀態下,細胞膜兩側存在的電位差,稱為靜息膜電位,或簡稱靜息電位。在通常情況下,細胞只要處于靜息狀態,維持正常的新陳代謝,其靜息電位總是穩定在一定水平上,一般為50~100毫伏直流電位。此一現象稱為極化(polariza-tion)。
生物電能指的是利用各種植物秸稈進行發電,而生物燃料則是以玉米等作物和農業廢棄物為原料制造的乙醇等燃料
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生物有電并非怪事,它早已存在,不過人們研究它、應用它,還只是近年的事。2000年前,古羅馬帝國流行一種奇怪的治病方法,用來治療頭痛、風痛等癥狀。當一個人痛風發作時,醫生把病人帶到海邊潮濕沙灘上,在病人腳底放一條黑色大魚,此時病人就會感到腳底地發麻,一直麻到膝蓋為止,如此反復進行,可以治愈疾病。據說,此法曾治好許多達官貴人的病。到了1758年,英國科學家卡文迪許開始著手探究上述治病方法的奧秘。他把大墨魚埋在潮濕沙灘里,上面接一萊頓瓶,結果萊頓瓶發出火花,由此證明大黑魚放出的是電,卡文迪許證明電鲼放電不久,意大利科學家加伐尼在1791年發現在青蛙肌肉中也蘊藏著電能,他把這種電稱為“生物電”。這便是生物電名字的由來。
19世紀,內科學用電位器測得神經細胞膜突然受到刺激產生0.1伏特電。至此,人們再不懷疑生物電的存在,而且確認任何生物體中,都有生物電。20世紀50年代后,人們才揭開了其中奧秘。原來,生物的每個細胞都有完整的細胞膜,細胞膜有兩層脂肪分子,細胞內帶電離子必須通過離子通道才能穿過細胞膜。在平時,細胞內鉀離子多,細胞外溶液中鈉離子多,細胞內外產生電勢差,這就是膜電位。一旦細胞膜通道打開,細胞外高濃度溶液流向細胞內,就產生動作電位。
以上就是生物電能的全部內容,生物電是生物的器官、組織和細胞在生命活動過程中發生的電位和極性變化。它是生命活動過程中的一類物理、物理一化學變化,是正常生理活動的表現,也是生物活組織的一個基本特征。200多年前,人類就發現動物體帶電的事實,并利用電鰩所發生的生物電治療精神病。18世紀末。