生物电

　　生物电（bioelectricity），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或物理-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。

　　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。静息状态细胞膜内外的电位差，称静息膜电位，简称膜电位。它的大小与极性，主要决定于细胞内外的离子种类、离子浓差以及细胞膜对这些离子的通透性。例如，神经或肌肉细胞，膜外较膜内正几十毫伏。在植物细胞（如车轴藻）的细胞膜内外，有100毫伏以上的电位差。改变细胞外液（或细胞内液）中的钾离子浓度，可以改变细胞膜的极化状态。这说明细胞膜的极化状态主要是由细胞内外的钾离子浓度差所决定的。

　　应激性电反应　活的生物体具有应激性，即当它受到一定强度（阈值）的刺激时，会引起细胞的代谢或功能的变化。这种引起变化（突奋）的刺激要有一定的变化速率，缓慢地增强刺激强度不能引起应激反应。如用直流电作刺激，通电时的应激反应发生在阴极处，断电时的应激反应则发生在阳极处。应激反应之后，要经过一段恢复期(不应期)，才能再对刺激起反应。在应激反应过程中，常伴有细胞膜电位或组织极性的改变。

　　①植物的局部电反应。植物的应激性很缓慢并往往局限于受到刺激的区域。植物组织受到曲、折（机械刺激），可引起几十毫伏的负电位反应。植物光合作用中出现的电变化，是一种由代谢变化引起的电反应。不同部位的光照强度或叶 绿素含量不同，将使不同部位的代谢强度出现差异。这时，不仅表现出产氧量和二氧化碳消耗量的不同，而且在不同部位之间出现电位差。

　　②植物运动反应时的电现象。有些植物受刺激后会产生运动反应。这时，往往出现可传导的电位变化。含羞草受刺激时，由刺激点发生的负电位变化，可以每秒2～10毫米的速度向外扩布。电位变化在1～2秒内达到最大值，其幅值可达50～100毫伏。

　　③动物体的局部电反应。动物的神经纤维局部受到较弱的电刺激则阴极处的兴奋性升高、膜电位降低（去极化），阳极处兴奋性降低、膜电位升高（超极化）。在刺激较强接近引起兴奋冲动阈值的情况下，阴极的电位变化大于阳极，但是这种电位变化仅局限在刺激区域及其邻近部位，并不向外传布，故称局部反应。

　　④动物体的传布性电反应。动物体中能传布的电反应更普遍。如当神经细胞受到较强的电刺激时，在阴极产生的局部电反应随刺激增强而增大，超过阈值，就会引起一个能沿神经纤维传导的神经冲动。神经冲动到达的区域伴有膜电位的变化，称动作膜电位或动作电位。这是一个膜电位的反极化过程，即由原来的膜外较膜内正变为膜外较膜内负。因此，发生兴奋的部位与静息部位之间，出现电位差，兴奋部位较正常部位为负，电位可达100毫伏以上。这个负电位区域可以极快的速度向前传导，如对虾大神经纤维的传导速度可达80～200米／秒。

　　有机体是一个导电性的容积导体。当一些细胞或组织上发生电变化时，将在这容积导体内产生电场。因此在电场的不同部位中可引导出电场的电位变化，而且其大小与波形各不相同。例如，心电图就是心脏细胞活动时产生的复杂电位变化的矢量总和。随引导电极部位不同，记录的波形不一样，所反映的生理意义也不同。

　　生物学意义　生物电普遍的意义在于信息的转换、传导、传递与编码。高等动物具有各种分工精细的感受器。感受器中的感觉细胞接受刺激时会发生感受器电位，并用它来启动神经组织，产生动作电位。不同的刺激动因都变成了同一形式的神经冲动。神经冲动是“全或无”性质的，即“通”、“断”形式的信息。神经冲动用频率变化形式，传递信息到中枢神经系统。中枢神经系统对信息进行分析、综合、编码，并将同时作出的反应信息以神经冲动形式传向外周效应器官。动作电位的传导极为迅速，所以生物体能及时对周围环境变化，作出迅速的反应。这一系列的信息传递都是以发生各种形式的生物电变化来完成的。