Электричество в живых организмах - ABCD42.RU

Электричество в живых организмах

Электричество в живых организмах (2)

Главная > Реферат >Физика

«Электричество в живых организмах»

Что такое, кем открыто, что собой представляет электричество

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский. Он провел эксперимент, потер янтарь шерстью, после таких простых движений янтарь стал обладать свойством, притягивать мелкие предметы. Это свойство больше походит не на электрические заряды, а на магнетизм. Но в 1600 году Гильберт установил различие между этими двумя явлениями.

В 1747 — 53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрёл молниеотвод.

Во 2-й половине 18 в. началось количественное изучение электрических и магнитных явлений. Появились первые измерительные приборы — электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерения электрических зарядов по силам взаимодействия между ними.

Следующий этап в развитии науки об Э. связан с открытием в конце 18 в. Л. Гальвани «животного электричества»

Главным ученым в изучении электричества и электрических зарядов является Майкл Фарадей. С помощью опытов он доказал, что действия электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения. Также в 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную — возбуждение электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. В 1833 — 34 Фарадей установил законы электролиза; эти его работы положили начало электрохимии.

И так, что же такое электричество. Электричество — это совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Явление электричество можно встретить почти везде.

К примеру, если сильно потереть пластмассовую расческу о волосы, то к ней начнут прилипать кусочки бумаги. А если потереть о рукав воздушный шарик, то он прилипнет к стене. При трении янтаря, пластмассы и ряда других материалов в них возникает электрический заряд. Само слово «электрический» происходит от латинского слова electrum, означающего «янтарь».

Откуда же берется электричество

Все окружающие нас объекты содержат миллионы электрических зарядов, состоящих из частиц, находящихся внутри атомов — основы всей материи. Ядро большинства атомов включает два вида частиц: нейтроны и протоны. Нейтроны не имеют электрического заряда, в то время как протоны несут в себе положительный заряд. Вокруг ядра вращаются еще одни частицы — электроны, имеющие отрицательный заряд. Как правило, каждый атом имеет одинаковое количество протонов и электронов, чьи равные по величине, но противоположные заряды уравновешивают друг друга. В результате мы не ощущаем никакого заряда, а вещество считается незаряженным. Однако, если мы каким-либо образом нарушим это равновесие, то данный объект будет обладать общим положительным или отрицательным зарядом в зависимости от того, каких частиц в нем останется больше — протонов или электронов.

Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга. Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску, отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.

Что такое, кем открыто, что собой представляют живые организмы

Живые организмы — главный предмет изучения в биологии. Живые организмы не только вписались в существующий мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Среда, в которой образовались живые организмы, является пространственно – временным континуумом событий, то есть совокупностью явлений физического мира, которая определяется характеристиками и положением Земли и Солнца.

Для удобства рассмотрения все организмы распределяются по разным группам и категориям, что составляет биологическую систему их классификации. Самое общее их деление на ядерные и безъядерные. По числу составляющих организм клеток их делят на одноклеточные и многоклеточные. Особое место между ними занимают колонии одноклеточных.

На все живые организмы, т.е. на растения и животные действуют абиотические факторы среды (факторы неживой природы), особенно температура, свет и увлажненность. В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов.

Как уже было сказано, живые организмы распределяются на большое количество. Сегодня мы рассмотрим живые организмы, на разделе их на теплокровных и хладнокровных:

с постоянной температурой тела (теплокровные);

с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

Организмы с непостоянной температурой тела (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие).

Чем связаны физика и живые организмы

Понимание сущности жизни, ее возникновения и эволюции определяет все будущее человечества на Земле как вида живого. Конечно, в настоящее время накоплен огромный материал, осуществляется его тщательное изучение, особенно в области молекулярной биологии и генетики, есть схемы или модели развития, есть даже практическое клонирование человека.

Более того, биология сообщает множество интересных и важных подробностей живых организмах, упуская что-то принципиальное. Само слово «физика», по Аристотелю, означает «физис» — природа. Действительно, вся материя Вселенной, а следовательно мы сами, состоит из атомов и молекул, для которых уже получены количественные и в целом правильные законы их поведения, в том числе и на квантово-молекулярном уровне.

Тем более, что физика была и остается важным фактором общего развития изучения живых организмов в целом. В этом смысле физика как феномен культуры, а не только как область знания, создает наиболее близкое для биологии социокультурное понимание. Вероятно, именно в физическом познании отражены стили мышления. Логико-методологические аспекты познания и самой естественной науки, как известно, почти целиком основаны на опыте физических наук.

Поэтому задача научного познания живого, может быть, и состоит в обосновании возможности применения физических моделей и представлений к определению развития природы и общества также на основе физических закономерностей и научного анализа получаемых знаний о механизме процессов в живом организме. Как говорил еще 25 лет тому назад М.В. Волькенштейн , «в биологии как науке о живом возможны только два пути: либо признать невозможным объяснение жизни на основе физики и химии, либо такое объяснение возможно и его надо найти, в том числе на основе общих закономерностей, характеризующих строение и природу материи, вещества и поля».

Электричество в различных классах живых организмах

В конце XVIII века знаменитые ученые Гальвани и Вольта обнаружили электричество у животных. Первыми животными, на которых ученые делали опыт, чтобы подтвердить свое открытие, были лягушки. На клетку воздействуют различные факторы внешней среды — раздражители: физические — механические, температурные, электрические;

Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб. Рассмотрим явление электричество у теплокровных живых организмах.

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические. К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы — 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.

Рыбы второго типа, например, мормирус и другие представители отряда клюворылообразных не излучают отдельных разрядов. Они посылают в воду серии почти непрерывных и ритмичных сигналов (импульсов) высокой частоты, этого поля проявляется в виде так называемых силовых линий. Если в электрическое поле попадает объект, отличающийся по своей электропроводности от воды, конфигурация поля изменяется: предметы с большей проводимостью сгущают вокруг себя силовые лилии, а с меньшей — рассредоточивают. Рыбы воспринимают эти изменения с помощью электрических рецепторов, расположенных у большинства рыб в области головы, и определяют местонахождение объекта. Таким образом эти рыбы осуществляют подлинную электрическую локацию.

Почти все они охотятся преимущественно ночью. Некоторые из них обладают плохим зрением, поэтому в процессе длительной эволюции и выработался у этих рыб такой совершенный способ для обнаружения на расстоянии пищи, врагов, различных предметов.

Приемы, используемые электрическими рыбами при ловле добычи и обороне от врагов, подсказывают человеку технические решения при разработке установок для электролова и отпугивания рыб. Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации рыб. В современной подводной локационной технике пока не существует систем поиска и обнаружения, которые работали бы по образцу и подобию электролокаторов, созданных в мастерской природы. Учеными многих стран ведется упорная работа по созданию подобной аппаратуры.

Для изучения протекания электричества в земноводных возмем опыт Гальвани. В своих опытах он использовал задние лапки лягушки, соединенные с позвоночником. Подвешивая эти препараты на медном крючке к железным перилам балкона, он обратил внимание, что, когда конечности лягушки раскачивались ветром, их мышцы сокращались при каждом прикосновении к перилам. На основании этого Гальвани пришел к выводу, что подергивания лапок были вызваны «животным электричеством», зарождающимся в спинном мозге лягушки и передаваемым по металлическим проводникам (крючку и перилам балкона) к мышцам конечностей. Против этого положения Гальвани о «животном электричестве» выступил физик Александр Вольта. В 1792 г. Вольта повторил опыты Гальвани и установил, что эти явления нельзя считать «животным электричеством». В опыте Гальвани источником тока служил не спинной мозг лягушки, а цепь, образованная из разнородных металлов – меди и железа. Вольта был прав. Первый опыт Гальвани не доказывал наличия «животного электричества», но эти исследования привлекли внимание ученых к изучению электрических явлений в живых организмах. В ответ на возражение Вольта Гальвани произвел второй опыт, уже без участия металлов. Конец седалищного нерва он набрасывал стеклянным крючком на мышцу конечности лягушки – и при этом также наблюдалось сокращение мышцы. В живом организме осуществляется и ионная проводимость.

Образованию и разделению ионов в живом веществе способствует наличие воды в белковой системе. От него зависит диэлектрическая постоянная белковой системы.

Носителями зарядов в этом случае являются ионы водорода — протоны. Только в живом организме все виды проводимости реализуются одновременно.

Соотношение между разными проводимостями меняется в зависимости от количества воды в белковой системе. Сегодня люди еще не знают всех свойств комплексной электропроводности живого вещества. Но ясно то, что именно от них зависят те принципиально отличные свойства, которые присущи только живому.

На клетку воздействуют различные факторы внешней среды — раздражители: физические — механические, температурные, электрические.

Электричество в живых организмах (стр. 1 из 2)

«Электричество в живых организмах»

Что такое, кем открыто, что собой представляет электричество

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский. Он провел эксперимент, потер янтарь шерстью, после таких простых движений янтарь стал обладать свойством, притягивать мелкие предметы. Это свойство больше походит не на электрические заряды, а на магнетизм. Но в 1600 году Гильберт установил различие между этими двумя явлениями.

В 1747 — 53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрёл молниеотвод.

Во 2-й половине 18 в. началось количественное изучение электрических и магнитных явлений. Появились первые измерительные приборы — электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерения электрических зарядов по силам взаимодействия между ними.

Следующий этап в развитии науки об Э. связан с открытием в конце 18 в. Л. Гальвани «животного электричества»

Главным ученым в изучении электричества и электрических зарядов является Майкл Фарадей. С помощью опытов он доказал, что действия электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения. Также в 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную — возбуждение электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. В 1833 — 34 Фарадей установил законы электролиза; эти его работы положили начало электрохимии.

И так, что же такое электричество. Электричество — это совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Явление электричество можно встретить почти везде.

К примеру, если сильно потереть пластмассовую расческу о волосы, то к ней начнут прилипать кусочки бумаги. А если потереть о рукав воздушный шарик, то он прилипнет к стене. При трении янтаря, пластмассы и ряда других материалов в них возникает электрический заряд. Само слово «электрический» происходит от латинского слова electrum, означающего «янтарь».

Откуда же берется электричество

Все окружающие нас объекты содержат миллионы электрических зарядов, состоящих из частиц, находящихся внутри атомов — основы всей материи. Ядро большинства атомов включает два вида частиц: нейтроны и протоны. Нейтроны не имеют электрического заряда, в то время как протоны несут в себе положительный заряд. Вокруг ядра вращаются еще одни частицы — электроны, имеющие отрицательный заряд. Как правило, каждый атом имеет одинаковое количество протонов и электронов, чьи равные по величине, но противоположные заряды уравновешивают друг друга. В результате мы не ощущаем никакого заряда, а вещество считается незаряженным. Однако, если мы каким-либо образом нарушим это равновесие, то данный объект будет обладать общим положительным или отрицательным зарядом в зависимости от того, каких частиц в нем останется больше — протонов или электронов.

Читайте также  Одиноки ли мы во Вселенной?

Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга. Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску, отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.

Что такое, кем открыто, что собой представляют живые организмы

Живые организмы — главный предмет изучения в биологии. Живые организмы не только вписались в существующий мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Среда, в которой образовались живые организмы, является пространственно – временным континуумом событий, то есть совокупностью явлений физического мира, которая определяется характеристиками и положением Земли и Солнца.

Для удобства рассмотрения все организмы распределяются по разным группам и категориям, что составляет биологическую систему их классификации. Самое общее их деление на ядерные и безъядерные. По числу составляющих организм клеток их делят на одноклеточные и многоклеточные. Особое место между ними занимают колонии одноклеточных.

На все живые организмы, т.е. на растения и животные действуют абиотические факторы среды (факторы неживой природы), особенно температура, свет и увлажненность. В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов.

Как уже было сказано, живые организмы распределяются на большое количество. Сегодня мы рассмотрим живые организмы, на разделе их на теплокровных и хладнокровных:

с постоянной температурой тела (теплокровные);

с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

Организмы с непостоянной температурой тела (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие).

Чем связаны физика и живые организмы

Понимание сущности жизни, ее возникновения и эволюции определяет все будущее человечества на Земле как вида живого. Конечно, в настоящее время накоплен огромный материал, осуществляется его тщательное изучение, особенно в области молекулярной биологии и генетики, есть схемы или модели развития, есть даже практическое клонирование человека.

Более того, биология сообщает множество интересных и важных подробностей живых организмах, упуская что-то принципиальное. Само слово «физика», по Аристотелю, означает «физис» — природа. Действительно, вся материя Вселенной, а следовательно мы сами, состоит из атомов и молекул, для которых уже получены количественные и в целом правильные законы их поведения, в том числе и на квантово-молекулярном уровне.

Тем более, что физика была и остается важным фактором общего развития изучения живых организмов в целом. В этом смысле физика как феномен культуры, а не только как область знания, создает наиболее близкое для биологии социокультурное понимание. Вероятно, именно в физическом познании отражены стили мышления. Логико-методологические аспекты познания и самой естественной науки, как известно, почти целиком основаны на опыте физических наук.

Поэтому задача научного познания живого, может быть, и состоит в обосновании возможности применения физических моделей и представлений к определению развития природы и общества также на основе физических закономерностей и научного анализа получаемых знаний о механизме процессов в живом организме. Как говорил еще 25 лет тому назад М.В. Волькенштейн , «в биологии как науке о живом возможны только два пути: либо признать невозможным объяснение жизни на основе физики и химии, либо такое объяснение возможно и его надо найти, в том числе на основе общих закономерностей, характеризующих строение и природу материи, вещества и поля».

Электричество в различных классах живых организмах

В конце XVIII века знаменитые ученые Гальвани и Вольта обнаружили электричество у животных. Первыми животными, на которых ученые делали опыт, чтобы подтвердить свое открытие, были лягушки. На клетку воздействуют различные факторы внешней среды — раздражители: физические — механические, температурные, электрические;

Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако наиболее развита эта способность у рыб. Рассмотрим явление электричество у теплокровных живых организмах.

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические. К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы — 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.

Рыбы второго типа, например, мормирус и другие представители отряда клюворылообразных не излучают отдельных разрядов. Они посылают в воду серии почти непрерывных и ритмичных сигналов (импульсов) высокой частоты, этого поля проявляется в виде так называемых силовых линий. Если в электрическое поле попадает объект, отличающийся по своей электропроводности от воды, конфигурация поля изменяется: предметы с большей проводимостью сгущают вокруг себя силовые лилии, а с меньшей — рассредоточивают. Рыбы воспринимают эти изменения с помощью электрических рецепторов, расположенных у большинства рыб в области головы, и определяют местонахождение объекта. Таким образом эти рыбы осуществляют подлинную электрическую локацию.

Почти все они охотятся преимущественно ночью. Некоторые из них обладают плохим зрением, поэтому в процессе длительной эволюции и выработался у этих рыб такой совершенный способ для обнаружения на расстоянии пищи, врагов, различных предметов.

Приемы, используемые электрическими рыбами при ловле добычи и обороне от врагов, подсказывают человеку технические решения при разработке установок для электролова и отпугивания рыб. Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации рыб. В современной подводной локационной технике пока не существует систем поиска и обнаружения, которые работали бы по образцу и подобию электролокаторов, созданных в мастерской природы. Учеными многих стран ведется упорная работа по созданию подобной аппаратуры.

Электричество в живых организмах

Все приложения, графические материалы, формулы, таблицы и рисунки работы на тему: Электричество в живых организмах (предмет: Физика и энергетика) находятся в архиве, который можно скачать с нашего сайта. Приступая к прочтению данного произведения (перемещая полосу прокрутки браузера вниз), Вы соглашаетесь с условиями открытой лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (CC BY 4.0) .

«Электричество в живых организмах»

Что такое, кем открыто, что собой представляет электричество

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский. Он провел эксперимент, потер янтарь шерстью, после таких простых движений янтарь стал обладать свойством, притягивать мелкие предметы. Это свойство больше походит не на электрические заряды, а на магнетизм. Но в 1600 году Гильберт установил различие между этими двумя явлениями.

В 1747 — 53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрёл молниеотвод.

Во 2-й половине 18 в. началось количественное изучение электрических и магнитных явлений. Появились первые измерительные приборы — электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерения электрических зарядов по силам взаимодействия между ними.

Следующий этап в развитии науки об Э. связан с открытием в конце 18 в. Л. Гальвани «животного электричества»

Главным ученым в изучении электричества и электрических зарядов является Майкл Фарадей. С помощью опытов он доказал, что действия электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения. Также в 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную — возбуждение электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. В 1833 — 34 Фарадей установил законы электролиза; эти его работы положили начало электрохимии.

И так, что же такое электричество. Электричество — это совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Явление электричество можно встретить почти везде.

К примеру, если сильно потереть пластмассовую расческу о волосы, то к ней начнут прилипать кусочки бумаги. А если потереть о рукав воздушный шарик, то он прилипнет к стене. При трении янтаря, пластмассы и ряда других материалов в них возникает электрический заряд. Само слово «электрический» происходит от латинского слова electrum, означающего «янтарь».

Откуда же берется электричество

Все окружающие нас объекты содержат миллионы электрических зарядов, состоящих из частиц, находящихся внутри атомов — основы всей материи. Ядро большинства атомов включает два вида частиц: нейтроны и протоны. Нейтроны не имеют электрического заряда, в то время как протоны несут в себе положительный заряд. Вокруг ядра вращаются еще одни частицы — электроны, имеющие отрицательный заряд. Как правило, каждый атом имеет одинаковое количество протонов и электронов, чьи равные по величине, но противоположные заряды уравновешивают друг друга. В результате мы не ощущаем никакого заряда, а вещество считается незаряженным. При этом, если мы каким-либо образом нарушим это равновесие, то данный объект будет обладать общим положительным или отрицательным зарядом в зависимости от того, каких частиц в нем останется больше — протонов или электронов.

Электрические заряды влияют друг на друга. Положительный и отрицательный заряды притягиваются друг к другу, а два отрицательных или два положительных заряда отталкиваются друг от друга. Если поднести к предмету отрицательно заряженную леску, отрицательные заряды предмета переместятся на другой его конец, а положительные заряды, наоборот, переместятся поближе к леске. Положительные и отрицательные заряды лески и предмета притянут друг друга, и предмет прилипнет к леске. Этот процесс называется электростатической индукцией, и о предмете говорят, что он попадает в электростатическое поле лески.

Что такое, кем открыто, что собой представляют живые организмы

Живые организмы — главный предмет изучения в биологии. Живые организмы не только вписались в существующий мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Среда, в которой образовались живые организмы, является пространственно — временным континуумом событий, то есть совокупностью явлений физического мира, которая определяется характеристиками и положением Земли и Солнца.

Для удобства рассмотрения все организмы распределяются по разным группам и категориям, что составляет биологическую систему их классификации. Самое общее их деление на ядерные и безъядерные. По числу составляющих организм клеток их делят на одноклеточные и многоклеточные. Особое место между ними занимают колонии одноклеточных.

На все живые организмы, т.е. на растения и животные действуют абиотические факторы среды (факторы неживой природы), особенно температура, свет и увлажненность. В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов.

Как уже было сказано, живые организмы распределяются на большое количество. Сегодня мы рассмотрим живые организмы, на разделе их на теплокровных и хладнокровных:

с постоянной температурой тела (теплокровные);

с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

Организмы с непостоянной температурой тела (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие).

Чем связаны физика и живые организмы

Понимание сущности жизни, ее возникновения и эволюции определяет все будущее человечества на Земле как вида живого. Конечно, сегодня накоплен огромный материал, осуществляется его тщательное изучение, особенно в области молекулярной биологии и генетики, есть схемы или модели развития, есть даже практическое клонирование человека.

Более того, биология сообщает множество интересных и важных подробностей живых организмах, упуская что-то принципиальное. Само слово «физика», по Аристотелю, означает «физис» — природа. Действительно, вся материя Вселенной, а следовательно мы сами, состоит из атомов и молекул, для которых уже получены количественные и в целом правильные законы их поведения, в том числе и на квантово-молекулярном уровне.

Тем более, что физика была и остается важным фактором общего развития изучения живых организмов в целом. В этом смысле физика как феномен культуры, а не только как область знания, создает в наибольшей мереблизкое для биологии социокультурное понимание. Вероятно, именно в физическом познании отражены стили мышления. Логико-методологические аспекты познания и самой естественной науки, как известно, почти целиком основаны на опыте физических наук.

Поэтому задача научного познания живого, может быть, и состоит в обосновании возможности применения физических моделей и представлений к определению развития природы и общества также на основе физических закономерностей и научного анализа получаемых знаний о механизме процессов в живом организме. Как говорил еще 25 лет тому назад М.В. Волькенштейн , «в биологии как науке о живом возможны только два пути: либо признать невозможным объяснение жизни на основе физики и химии, либо такое объяснение возможно и его надо найти, в том числе на основе общих закономерностей, характеризующих строение и природу материи, вещества и поля».

Читайте также  Понятие конкурентной разведки

Электричество в различных классах живых организмах

В конце XVIII века знаменитые ученые Гальвани и Вольта обнаружили электричество у животных. Первыми животными, на которых ученые делали опыт, чтобы подтвердить свое открытие, были лягушки. На клетку воздействуют различные факторы внешней среды — раздражители: физические — механические, температурные, электрические;

Электрическая активность оказалась неотъемлемым свойством живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых существ, однако в наибольшей мереразвита эта способность у рыб. Рассмотрим явление электричество у теплокровных живых организмах.

В настоящее время известно, что из 20 тыс. современных видов рыб около 300 способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По характеру генерируемых разрядов такие рыбы делятся на сильноэлектрические и слабоэлектрические. К первым относятся пресноводные южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень мощные разряды: угри, например, напряжением до 600 вольт, сомы — 350. Напряжение тока крупных морских скатов невысоко, поскольку морская вода является хорошим проводником, но сила тока их разрядов, например ската Торпедо, достигает иногда 60 ампер.

Рыбы второго типа, например, мормирус и другие представители отряда клюворылообразных не излучают отдельных разрядов. Они посылают в воду серии почти непрерывных и ритмичных сигналов (импульсов) высокой частоты, этого поля проявляется в виде так называемых силовых линий. Если в электрическое поле попадает объект, отличающийся по своей электропроводности от воды, конфигурация поля изменяется: предметы с большей проводимостью сгущают вокруг себя силовые лилии, а с меньшей — рассредоточивают. Рыбы воспринимают эти изменения с помощью электрических рецепторов, расположенных у большинства рыб в области головы, и определяют местонахождение объекта. Таким образом эти рыбы осуществляют подлинную электрическую локацию.

Почти все они охотятся преимущественно ночью. Некоторые из них обладают плохим зрением, поэтому в процессе длительной эволюции и выработался у этих рыб такой совершенный способ для обнаружения на расстоянии пищи, врагов, различных предметов.

Приемы, используемые электрическими рыбами при ловле добычи и обороне от врагов, подсказывают человеку технические решения при разработке установок для электролова и отпугивания рыб. Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации рыб. В современной подводной локационной технике пока не существует систем поиска и обнаружения, которые работали бы по образцу и подобию электролокаторов, созданных в мастерской природы. Учеными многих стран ведется упорная работа по созданию подобной аппаратуры.

Для изучения протекания электричества в земноводных возмем опыт Гальвани. В своих опытах он использовал задние лапки лягушки, соединенные с позвоночником. Подвешивая эти препараты на медном крючке к железным перилам балкона, он обратил внимание, что, когда конечности лягушки раскачивались ветром, их мышцы сокращались при каждом прикосновении к перилам. На основании этого Гальвани пришел к выводу, что подергивания лапок были вызваны «животным электричеством», зарождающимся в спинном мозге лягушки и передаваемым по металлическим проводникам (крючку и перилам балкона) к мышцам конечностей. Против этого положения Гальвани о «животном электричестве» выступил физик Александр Вольта. В 1792 г. Вольта повторил опыты Гальвани и установил, что эти явления нельзя считать «животным электричеством». В опыте Гальвани источником тока служил не спинной мозг лягушки, а цепь, образованная из разнородных металлов — меди и железа. Вольта был прав. Первый опыт Гальвани не доказывал наличия «животного электричества», но эти исследования привлекли внимание ученых к изучению электрических явлений в живых организмах. В ответ на возражение Вольта Гальвани произвел второй опыт, уже без участия металлов. Конец седалищного нерва он набрасывал стеклянным крючком на мышцу конечности лягушки — и при всём этом также наблюдалось сокращение мышцы. В живом организме осуществляется и ионная проводимость.

Образованию и разделению ионов в живом веществе способствует наличие воды в белковой системе. От него зависит диэлектрическая постоянная белковой системы.

Носителями зарядов в этом случае являются ионы водорода — протоны. Только в живом организме все виды проводимости реализуются одновременно.

Соотношение между разными проводимостями меняется в зависимости от количества воды в белковой системе. Сегодня люди еще не знают всех свойств комплексной электропроводности живого вещества. Но ясно то, что именно от них зависят те принципиально отличные свойства, которые присущи только живому.

На клетку воздействуют различные факторы внешней среды — раздражители: физические — механические, температурные, электрические.

Беркинблит, Глаголева — Электричество в живых организмах (Квант) — 1988

Описание файла

DJVU-файл из архива «Беркинблит, Глаголева — Электричество в живых организмах (Квант) — 1988», который расположен в категории «учебные пособия». Всё это находится в предмете «физиология» из раздела «Книги, пособия, лекции и семинары», которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «книги и методические указания», в предмете «физиология» в общих файлах.

Просмотр DJVU-файла онлайн

Распознанный текст из DJVU-файла

Серия «Библиотечка «Квант» основана в 1900 г. ББК 22.33 Б48 УДК 537(023) Рецензент кандидат физико-математических наук К. Ю. Богданов Беркииблит М. Б., Глаголева Е. 1′. Б48 Электричество в живых организмах. — М.». 11аука. Гл. ред. физ.-мат.

лиг., 1988. — 288 с. — (Б-чка «Квант»; Вып. 69) 18 В)т( 5-02-013877-0 В популярной форме рассказывается о том, откуда берется электричество в живых клетках и как оно используется организмами. Рассматривается работа нервных клеток, передача сигналоз по нервным волокнам, электрические процессы в органах чувств, в сердце, мышцах и железах, у бактерий и одноклеточных оргакивмов и т. д. Рассказывается о «молекулярных машинах», управляющих электрическими процессами в клетках н клеточных органеллах.

Болыпсе внимание уделено истории открытий в электробиологии и людям, сделавшим зги открытия. Для школьников, преподавателей, студентов, $704040000 — 183 Б 000(бр) бб (77-80 © Издат»к»ство»наук»». Главная рзнзкнкя Екзкко-мзтзматкческоа литературы, 1»88 18ВХ 5-02-013877-0 РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ Академик Ю. А.

Осипьян (председатель), академик )А. Н. Колмогоров

(заместитель председателя), доктор физико-математических наук А, И. Буздин (ученый секретарь), академик А. А. Абрикосов, академик А. С. Боровик-Романов, академик Б. К. Вайнштей

, заступ»еииый учитель РСФСР Б. В. Воздвшкенский, академик В. Л. Гннзбург, академик Ю. В. Гуляев, академик А. П.

Ершов, профессор С. П. Капица, академик А. Б. Мнгдал, академик С. П. Новиков, академик АПН СССР В. Г. Разумовскнй, академик Р. 3. Сагдсев, профессор Я. А. Смородинскнг», академик С. Л. Соболев, член-корреспондент АН СССР Д. К. Фаддеев Па»мини Луиджи Гальвани, который 800 лет назад, зкеиерил«ентируя е лапкой лягушки, поюжи«начало электр о био ю гни ПРЕДИСЛОВИЕ О чем эта книга? Что можно из нее узнаться Самим фактом, что в живых организмах происходят разнообразные электрические процессы, сегодня никого не удивишь. Это для нас так же привычно, как электрическое освещение или радиопередача.

Почти ка»кдый человек на протяжении жизни раз-другой снимал электрокардиограмму, и ее сокращенное название — ЭКà — сейчас широко известно. Сокрагцение ЭЭГ (что означает электровнцефалограмма) менее известно, но о том, что существуют биотоки мозга, тоже слышали все. Управление с помощью этих биотоков космическими кораблями или воссоздание картин, как в «Марракотовой бездне» А. Конан Дойля или в «Азлите» А, Н. Толстого, встречаются пока еще только в фантастических романах, а вот биопротезы, управляемые биотоками мьппц,— реальность.

Упомянутые нами примеры связаны с электрическими процессами в мозге и мышцах«где роль электричества проявляется наиболее ярко, Гораздо менее известно, что электрические явления играют столь же важную роль в работе всех других органов человека и животных: »келудка, почек, желез и т. д. Более того, кого бы из представителей живой природы мы ни взяли: мельчайшую бактерию илн самого болыпого из зверей — голубого кита, гриб боровик или лакомящуюся им белку — их жизнедеятельность неразрывно связана с разнообразными электрическими явлениями. Мы расскажем в этой книге, что такое «животное электричество», где оно возникает и как используется в организмах (это главная тема книги).

Однако кроме «животного электричества» у этой книги есть второй главный герой — наука электробиология. Действительно, все, что мы можем рассказать, является достижением этой науки, Когда рассматривают научные успехи, чаще всего говорят о том, что сделано. Но есть еще вопросы — как и вем это сделано. В этой книге мы старались не только сообщать фактические сведения о «животном электричестве», но и по мере возможности рассказать, как они были получены, т, е. рассказать о научном поиске. Это представляется нам не менее интересным, чем детектив, я не менее важным, чем перечень конкретных результатоз.

Науку делают реальные л«оди. По мере того как мы отдаляемся от них во времени, теряется индивидуальная принадлежность открытий. Мы сейчас с малых лет знаем о проводниках электрического тока. И относимся к этому знанию так, как будто оно было присуще человечеству вечно. Но ведь зто совсем не так! За каждым научным термином — «проводник», «напряжение», «электрон»вЂ” стоят труд, опыты, размышления конкретных людей. И об этих людях надо хоть изредка вспоминать.

Есть два разных стиля в науке и в жизни. Например, при одном стиле улицы города делят на «авеню» и «стриты» и присваивают им номера. Это удобно, но улицы обезличены. При другом — улицы называют именами людей, которые на них жили или погибли, защищая их. Раныпе существовала традиция связывать научные открытия с именамк авторов. Крупные клетки мозжечка называли клетками Пуркинье, индукционную катушку — катушкой Румкорфа, один из типов двигателей внутреннего сгорания назвали именем Дизеля, а лучи — рентгеновскими. Сейчас эта традиция исчезает.

И, пожалуй, зря. Есть хороший лозунг. «Страна должна знать своих героев!». Мы хотим познакомить читателя и с открытиями, и с героями страны, имя которой электробиология. ГЛАВА 1 РОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОБИОЛОГИИ Наука представляет собой внутренне единое делос. М,па яа Наука аахватывает нас тольао тогда, когда, ааннтересовавжись жизнью великим исследователей, ыы начинаеы счедить ва историей их открытий.

длс. К, Максвелл Мы далеко не всегда знаем даты, связанные с великими учеными прошлого. Например» неизвестен день рождения Аристотеля. Тем более трудно говорить о дне рождения науки. Кажется, что она развивается непрерывно и время ее рождения можно определить только, скажем, с точностью до десятилетиях а порой и столетия.

Но вот науке электробиологии в атом отношении повезло — ее днем рождения считается 26 сентября 1786 г. В этот день итальянский врач и ученый Луиджи Гальвани сделал важное открытие, Работа, которая привела и этому открытию, началась с одного наблюдения.

Вот как сам Гальвани описывает это в своем «Трактате о силах электричества при мышечном движении», вышедшем в 1791 г.: «Я разрезал и препарировал лягушку. и, имея в виду совершенно другое, поместил ее па стол„ на котором находилась электрическая машина. при полном разобщении от кондуктора последней н на довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги.

Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра Удивленный новым явлением, он тотчас же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями. Тогда я зажегся невероятным усердием и страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрытого». Когда читаешь начало этого трактата, то открытие Гальвани выглядит едва ли не чистой случайностью: почему-то человек препарировал лягушку на столе, где зачем-то стояла электрическая машина.

А какие опыты по электричеству собирался ставить Гальвани? Ведь он был врач, а не фиэик. Чтобы ответить на все ати вопросы и понять, как воаникла новая наука — электробиология, нам придется хотя бы в общих чертах представить себе атмосферу той эпохи, когда работал Гальвани, уэнать, как ученые того времени трактовали такие понятные теперь каждому старшекласснику явления, как электрический заряд и сокращения мышц. Историческая экспозиция Итак, 1786 год, конец Х7111 века — века Просвещения, который для науки был тем же, чем Хт’— ХУ1 века — века Воарождения — были для искусства.

В сущности, естественные науки в подлинном смысле этого слова возникли именно в эту эпоху. Изменилось само содержание таких понятий, как наука, ученый; теперь ученым считали не богослова, а исследователя природы. К концу ХУ111 века в науку прочно вошел экспериментальный метод, который продемонстрировал свою силу,» появились такие приборы, как микроскоп и телескоп, Возникла вера в силу н могущество науки, надежда, что раэвитие науки и распространение знаний изменит облик мира. В век Просвещения велась широкая пропаганда науки — устная и печатная.

Читайте также  Программирование линейных алгоритмов

Во Франции с 1761 по 1788 гг. падается энаменитая энциклопедия, где были иэложены основные достижения науки. Выходит много учебников, научных и научно-популярных книг. Ученые читают публичные лекции, на которые ходят люди самого равного общественного положения. Живой интерес к науке проявляли представители самых разнообраэных слоев общества. Придворные дамы и кавалеры стали уже не только разыгрывать пасторали- балеты и сочинять латинские стихи, но и собирать гербарии; богачи хвастались не только столовым серебром работы Челлини, но и коллекциями редких бабочек или садом с заморскими растениями.

Экспериментальный метод вошел в это время не только в научные исследования, .яо и в преподавание, и в пропаганду науки. Воэник, как сейчас бы сказали, настоящий экспериментальный бум. Опыты демонстрировались не только среди специалистов, в научных кружках, лабораториях любителей, но и на публичных лекциях и даже в придворных салонах (интересоваться наукой было модно и среди коронованных особ). Иногда даже опыты проходили на глазах у всего народа (вспомним, например, анаменитые Магдебургские полушария), Опытам часто придавали интересную форму — опыт должен быть сродни фокусу, с неожиданным эффектом, Немного о Гальвани Луиджи Гальвани родился в Болонье 9 сентября 1737 г.

Внешне его жизнь была ничем не примечательна, В 1759 г. он окончил Болонский университет (одни из самых старых в Европе: он основан еще в 1119 г.) и остался в нем работать. Он занимался медициной и анатомией. Его диссертация была посвящена строению костей; кроме того, он изучал строение почек и уха птиц.

Электричество в живых организмах

Электричество

Доклад по физике на тему:

“ Физика и биология. ,,

Сизов Илья 9/г Школа №49

Ф изика и биология, на первый взгляд, довольно далекие друг от друга науки . Но это только на первый взгляд . В действительности же в этих науках есть много общих точек. Например, в анатомии, зрение. Здесь присутствует элемент оптики: лучи света преломляются в хрусталике глаза, и элемент механики: хрусталик деформируется мышцами. Хотя, говоря о мышцах, нельзя не упомянуть о том, что их работа напрямую связана с физикой. Ведь по сути дела, механизм их действия, сокращение в связи с сокращением белковых нитей, физический процесс. А обмен веществ? Ведь питательные вещества переходят из крови в межклеточное вещество, из межклеточного вещества в клетку и из клетки в межклеточное вещество в основном из-за перепада в давлении. А нагревание внешних тканей тела кровью вследствие теплопередачи? И физика стыкуется с биологией не только в анатомии. У птиц есть аэродинамическое оперение, у рыб гидродинамическая чешуя и боковая линия, для улавливания колебаний воды. Опять же слух…

Но я хотел бы коснуться стыка, который, по-моему, играет особую роль. Это стык электричества и зоологии с анатомией или электричество в живых организмах.

Немного истории…

п римерно в середине XVIII века мышечное сокращение стало предметом экспериментального изучения многих ученых. Швейцарский ученый А. Галлер в ряде опытов показал, что скелетные мышцы, мышцы желудка, сердечная мышца отвечают на прямое механическое, химическое и электрическое раздражение. Когда соответствующая мышца вне организма и отделена от нервов. В 1763 году один из последователей Галлера Ф. Фонтана сделал важное открытие. Он показал, что сердце может либо ответить, либо не ответить на одно и то же раздражение, в зависимости от того, через какой промежуток времени после предыдущего сокращения наносится раздражение. Роль нервных волокон, в то время, сохранила, в принципе, правильное определение данное античными учеными. Они считали, что через нервы передаются какие-то влияния – от мозга к мышцам и от органов чувств к мозгу. Однако уже в XVIII веке этого было уже не достаточно. Хотелось понять, какова же природа сигналов, перетекающих по нервам. Среди множества теорий возникавших в середине XVIII века, под влиянием всеобщей увлеченности электричеством, появилась теория о том, что по нервам передается »электрический флюид». Это в первые, в 1743 году, выдвинул в виде гипотезы немецкий ученый Ганзен. В 1749 году французский врач Дюфей защитил диссертацию на тему “ Не является ли нервная жидкость электричеством? ” . Эту же идею поддержал в 1774 году английский ученый Пристли.

Идея летала в воздухе. Но этим не возможно объяснить тот факт, что помощник итальянского врача Луиджи Гальвани, который помимо преподавания в Болонском университете занимался практической анатомией, очень удивился, наблюдая сокращения лягушачьей лапки, к которой подвили контакт от электрической машины. Это можно объяснить тем, что до сего момента раздражающее действие наблюдали только при непосредственном контакте заряженного тела с нервом или мышцей. Вскоре выходит “ Трактат о силах электричества при мышечном движении ” Гальвани . Он попадает в руки знаменитому физику и профессору университета в Павии Алессандро Вольта. В первые 10 дней, после получения “ Трактата… ”, Вольта начал активно ставить опыты которые полностью подтверждают результаты Гальвани. Вольта решил внести меру в эту новую область науки, так как по собственным словам “ …никогда нельзя сделать ничего ценного, если не сводить явлений к градусам и измерениям, особенно в физике”. Из-за того, что Вольта интересует количественная сторона дела, он ищет условия, при которых минимальный заряд вызывает сокращение. При этом он выясняет, что лучше всего сокращение возникает тогда, когда внешним проводником замыкаются два разных участка хорошо отпрепарированного нерва. Тем самым он показал, что не мышца разряжается в нерв, а нерв возбуждается и передает что-то мышце. Это вызвало у Вольта сомнение не только в теоретической правоте Гальвани, но и в самом существовании “ живого электричества ” . Это положило начало великому спору между сторонниками Вольта и Гальвани. Чтоб доказать сваю правоту, Гальвани проводит ряд опытов:

Опыт 1. Бралась мышца с отходящим от нее нервом. Нерв перерезался и приводился в соприкосновение с мышцей стеклянной палочкой. В момент прикосновения мышца сокращалась. Гальвани отмечал, что для воспроизведения опта нужен новый нерв.

Опыт 2. Брались две мышцы, с отходящими нервами. Один нерв укладывался в виде дуги, а второй располагался так, чтобы одна его точка касалась неповрежденного участка, а вторая – как можно ближе к поврежденной части. Мышца, связанная со вторым нервом, сокращалась.

Опыт 3.Вновь брались две мышцы, с отходящими нервами. Нерв второй мышцы помещался на первую. Раздражался первый нерв, от чего сокращалась вторая мышца.

Эти опыты действительно доказывали, что в мышцах образуется электричество. Но Вольта и его сторонники списывали результаты Гальвани на различные причины:

Вольта высказывал предположение, что “ двигателем ” электрического флюида может быть не только контакт металлов, но и контакт разных жидкостей. Ведь во всех опытах Гальвани присутствовали различные жидкости. Значит нельзя быть уверенным, в том, от чего возникает электричество.

Во всех опытах Гальвани присутствует механическое движение (либо сокращение мышц, либо движение нерва). Возможно, причиной сокращения мышц является механическое возбуждение, — предполагал Вольта.

И, наконец, пусть даже сокращающаяся мышца возбудила нерв. Но почему нерв возбуждается от электричества? Известно, что возбудить нерв можно давлением, разностью температур.

Этот спор был началом электробиологии. Потом был Дюбуа-Раймонд, он создал точные приборы для измерения биотоков, но, по-моему, фактическими создателями электробиологии являются Гальвани Вольта.

Как появляется электричество в клетке?

Е ще в 1890 году Вильгельм Оствальд, который продолжал заниматься полупроницаемыми искусственными пленками предположил, что полупроницаемость может быть причиной не только осмоса, но и электрических явлений. Осмос возникает тогда, когда пленка пропускает маленькие молекулы воды и не пропускает большие молекулы сахара. Но ведь ионы могут быть тоже разно величены! Тогда мембрана будет пропускать ионы только одного знака, например, положительного. Действительно, если посмотреть на формулу Нернста для диффузионного потенциала V д возникающего на границе двух растворов с концентрациями электролита С1 и С 2 :

где u – скорость более быстрого иона, v — скорость более медленного иона, R – универсальная газовая постоянная, F — число Фарадея, T – температура, и предположить, что мембрана для анионов не проницаема, то есть v = 0 , то можно видеть, что должны появляться большие значения для V д :

Таким образом, Оствальд объединил формулу Нернста и знание о полупроницаемых мембранах. Он предположил, что свойствами такой мембраны объясняются потенциалы мышц и нервов и удивительное действие электрических органов рыб.

Решающий шаг сделал ученый школы Дюбуа-Раймонда Юлиус Бернштейн. Он объяснил электрические свойства мышц и нервов не устройством этих органов в целом, а свойствами клеток, из которых состоят все ткани и органы. Наконец-то, был прямо указан “виновник”, создающий “животное электричество”, — клеточная мембрана, а “оружие” – перенос ионов. Таким образом, в гипотезе Бернштейна объединяются электрохимия и клеточная теория. Юлиус Бернштейн считается основателем мембранной теории биопотенциалов.

Передача информации в организме.

П режде чем заняться рассмотрением собственно передачей информации в организме, давайте поподробнее коснемся мембраны клетки. Клеточная мембрана – жидкая пленка, образованная липидами — жироподобными веществами. Она состоит из двух слоев липидных молекул, в которые встроены молекулы белка. Нас интересуют, прежде всего, электрические характеристики мембраны, которые начал изучать еще в 1910 году немецкий физик и химик В. Нернст, тот самый Нернст, который вывел формулу диффузионного потенциала. Измерения проводились следующим образом: через суспензию клеток проводился ток разной частоты, и определяли ее удельное сопротивление. Была развита специальная теория, позволявшая отдельно определить сопротивление мембраны и ее протоплазмы. Развивая это направление, Г. Фрикке в 1925 году показал, что мембрана ведет себя в опытах, как параллельно соединенные сопротивление и. конденсатор

клеточной мембраны: А – среда, окружающая клетку, В – цитоплазма.

То есть выяснил эквивалентную схему клеточной мембраны. Первоначально, он установил эту схему для мембраны эритроцитов.

Фрикке использовал при измерениях частоты до 4,5 МГц, это значит, что ему содействовало развитее техники – появление генераторов высокой частоты. Дальнейшие исследования показали, что емкость мембраны примерно 1 мкФ/см 2 , а удельное сопротивление протоплазмы близко к 100 Ом*см. Напротив, удельное сопротивление мембраны у разных клеток оказалось разным: у яйцеклетки морского ежа удельное сопротивление мембраны составляет всего 100 Ом*см 2 , а у водоросли нителлы – 10 5 Ом*см 2 . Обратите внимание на единицы измерения: Ом*см 2 ! В электрофизиологии удельным сопротивлением мембраны называется сопротивление1см 2 мембраны, то есть произведение l в формуле R= l /S . Итак, мы подошли к самой постановке вопроса о системе связи в организме. Когда вы читали предыдущий текст, ваш мозг принимал сигналы от глаз и посылал команды глазным мышцам. Как? Каким образом сигналы попадали от глаза к мозгу и от мозга к глазным мышцам? Через нервы. В грубом сравнении нервы могут показаться аналогом телефонной линии. Это далеко не так. Рассмотрим две причины. Во-первых: передают сигнал не нервы, а аксоны или длинные нервные отростки. Нерв – пучок аксонов с множеством вспомогательных клеток питающих аксон и “ подводящих ” к нему кислород. И, во-вторых, сам аксон не простой проводник. Рассмотрим пример:

Возьмем аксон кальмара и сравним его схему со схемой обыкновенного проводника.

Электрические схемы передачи сигналов. Схема аксона (а) состоит из продольных сопротивлений r i емкости мембраны C сопротивления мембраны r m и источник э.д.с. E m . Техническая система передачи сигналов (б) состоит из источника тока E нагрузки H и выключателя K .

Даже с первого взгляда видно, что схемы кардинально отличаются.

К аждому из нас приходилось слышать об электрических рыб ax . Для меня долгое время оставалось загадкой, как сравнительно небольшой электрический угорь может выработать разность потенциалов 800 – 900 В. Как же устроены эти рыбы?

Основу вырабатывающих органов составляют столбики из плоских клеток, лежащих друг на друге как пары медь – цинк в вольтовом столбе. К одной поверхности каждой клетки подходят нервное окончание. Когда орган находится в покое, обе стороны каждой клетки имеют одинаковый потенциал и ток через орган не идет. Когда же по всем нервным волокнам проходят импульсы постсинаптическая мембрана резко повышает свою проницаемость к ионам и потенциал падает до нуля. Это приводит к возникновению тока текущего через клетку. Так появляется разряд у ската и звездочета. У рыб, более продвинутых по ступеням эволюции, как электрический угорь, нильская щука и нильский сом органы устроены несколько иначе. Мембрана с той стороны клетки, на которую действует синапс, оказалась электрически возбудимой, так что при проходе нервного импульса она не только снижает свой потенциал до нуля, а перезаряжается, что обеспечивает более высокую разность потенциалов, генерируемую клетками.

Список литературы:

М.Б.Буркнблит Е.Г.Гаоглева. “ Электричество в живых организмах ”.

Энциклопедия для детей “ Аванта + ” том 2: Биология.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: