生物电是怎么产生的？
膜的离子流学说认为，生物电产生的前提是：①细胞膜内外某些带电离子分布和浓度不同。正常时细胞内的K+浓度和蛋白质负离子（A-）浓度比膜外高，而细胞外的Na+浓度和Cl-浓度比膜内高。因此，K+和A-有向膜外扩散的趋势，而Na+和Cl-有向膜内扩散的趋势。②细胞膜在不同情况下对不同离子具有不同的通透性。因而不同的离子通过膜的情况也不同。以神经和骨骼肌为例。
静息电位产生的机制
细胞膜在安静时，对K+的通透性最大，对Na+和Cl-的通透性很小，而对A-几乎不通透。因此，K+便顺着浓度差向膜外扩散，使膜外具有较多的正电荷；膜内的A-虽有随K+外流的倾向，但因不能透过膜而被阻留在膜的内侧面，使膜内具有较多的负电荷。这就造成膜外交正、膜内变负的极化状态。由K+外流造成的这种以膜为界的内负外正的电位差，将成为阻止K+外流的力量。随着K+外流的增加，阻止K+外流的电位差也增大。当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差这两种拮抗力量达到平衡时，将不再有K+的净移动。此时，膜两侧内负外正的电位差将稳定于某一数值不变，此即K+的平衡电位，也就是静息电位。因此，静息电位主要是K+外流所形成的电-化学平衡电位。
动作电位产生的机制
①上升支：当细胞受刺激而兴奋时，Na+通道大量开放，膜对Na+的通透性突然增大并超过了对K+的通透性，于是细胞外的Na+便顺浓度差和电位差迅速内流，导致膜内电位急剧上升，即膜内负电位快速消失并转为正电位。当膜内正电位增大到足以阻止由浓度差所推动的Na+内流时，Na+的净内流停止。此时膜两侧的电位差即为Na+的平衡电位，其电位值与动作电位的超射值（峰值）基本一致。可见，动作电位的上升支主要是细胞外Na+快速内流造成的。②下降支：当膜去极化到峰值时，Na+通道迅速失活而关闭，此时，膜对K+的通透性增大，于是膜内的K+顺浓度差和电位差外向扩散，使膜内电位迅速下降，直至膜复极化到静息电位水平。可见，动作电位的下降支主要是细胞内K+外流造成的。③复极后：此时，膜对K+的通透性恢复正常，Na+通道失活状态解除，并恢复到可激活状态。钠泵激活，将进入膜内的Na+泵出细胞，同时把扩散到膜外的K+泵入细胞，从而恢复静息时细胞内外的离子分布，以维持细胞的正常兴奋性。
生物有电并非怪事，它早已存在，不过人们研究它、应用它，还只是近年的事。2000年前，古罗马帝国流行一种奇怪的治病方法，用来治疗头痛、风痛等症状。当一个人痛风发作时，医生把病人带到海边潮湿沙滩上，在病人脚底放一条黑色大鱼，此时病人就会感到脚底地发麻，一直麻到膝盖为止，如此反复进行，可以治愈疾病。据说，此法曾治好许多达官贵人的病。到了1758年，英国科学家卡文迪许开始着手探究上述治病方法的奥秘。他把大墨鱼埋在潮湿沙滩里，上面接一莱顿瓶，结果莱顿瓶发出火花，由此证明大黑鱼放出的是电，卡文迪许证明电鲼放电不久，意大利科学家加伐尼在1791年发现在青蛙肌肉中也蕴藏着电能，他把这种电称为“生物电”。这便是生物电名字的由来。
19世纪，内科学用电位器测得神经细胞膜突然受到刺激产生0.1伏特电。至此，人们再不怀疑生物电的存在，而且确认任何生物体中，都有生物电。20世纪50年代后，人们才揭开了其中奥秘。原来，生物的每个细胞都有完整的细胞膜，细胞膜有两层脂肪分子，细胞内带电离子必须通过离子通道才能穿过细胞膜。在平时，细胞内钾离子多，细胞外溶液中钠离子多，细胞内外产生电势差，这就是膜电位。一旦细胞膜通道打开，细胞外高浓度溶液流向细胞内，就产生动作电位。一个个肌肉细胞排列整齐，上面布满神经，这就像把一个个小电池串联起来那样，虽然每个电池只有0.1伏特，如果有亿万个这样小电池的话，那么它的电压就不小了。这就是有些生物的生物电有那么高电压的原因。
了解生物电的来龙去脉后，人们就用它来为人类造福。首先，生物电在医学上已广为应用，拯救成千上万的人的生命。大家知到，医学常用测心电图的办法判别心脏病，用脑电图来诊断脑疾病。因为，正常人心脏和脑细胞显示正常的生物电图案，相反，异常或老化的心脏和脑细胞则出现反常的图像。医生可根据异常程度来判断病情。生物电也用于断肢再生，1958年美国纽约州贝克医师发现生物有损伤电流，它就是生物电。贝克医师将一只蝾螈的腿切去，发现伤口颤抖，用电流计一测，竟有十亿分之三安培电流，于是他模拟各种生物损伤电流来使生物受伤加快愈合。目前，这种损伤电流已应用人体再植上。
再次，生物电对揭开神经传导的奥秘也作出了积极的贡献。神经传导之快，选择性之高，都令人咋舌。现在探明许多神经功能与生物电的传递反应有关。人们可以预言，生物电在21世纪——生物学世纪中，将发挥更大的作用在一次自动控制技术的会议上，当一个没有手的15岁男孩，用假手在黑板上用粉笔写起“向会议的参加者致敬”的时候，大厅里顿时响起了雷鸣般的掌声。人们赞叹不绝，不断地向这种新颖控制技术的创造者表示热烈的祝贺。
早在18世纪末叶，人们对生物机体内的生物电流，就已经有所认识。因为生物体内不同的生命活动，能产生不同形式的生物电，如人体心脏的跳动、肌肉的收缩、大脑的思维等等，所以人们就可以借助生物电来诊断各种疾病。生物电的应用十分广泛，生物电手的应用就是其中之一。我们知道，人双手的一切动作，都是大脑发出的一种指令（即电讯号）经过成千上万条神经纤维，传递给手中相应部位的肌肉引起的一种反应。如果我们把大脑指令传到肌肉中的生物电引出来，并把这个微弱的信号加以放大，那么，这种电讯事情就可以直接去操纵由机械、电气等部件组成的假手。国外一种假手，从肩膀到肘关节，使用了五只油压马达，手掌及手指的动作利用两只电动马达。手臂在发出动作之前，利用上半身的各肌肉电流来作为假手活动的指令。即在背脊及胸口安放相应的电极，用微型信号机来处理那里发生的电流信息，七只马达就能根据想要做的动作进行运转。这种假手的动作与真手臂大致相同，并且由于主要部分采用了硬铝及塑料，故其重量还不到2.63公斤。据报道，这种假手已能够做诸如转动肩膀及手臂、手掌、弯曲关节等等27种动作了。它能为由于交通及工伤事故而被齐肩截断手臂的残废者解决生活和工作上的许多不便。国内在研究生物电控制假手方面，上海假肢厂的工人和上海生理研究所的科技人员，经过共同的努力，已经制造了一种重约1.5公斤，握力达一公斤，可以提10公斤的人造假手。其工作能源是由于11节镍镉电池提供的。人造假手的出现不仅为四肢残废的人制造了运用自如的四肢，而且由于生物电经过放大之后，可以用导线或无线电波传送到非常遥远的地方。显然，这对于扩大人类的生产实践，将会产生具有影响力的改变。到那时，人们可以叫假手到万米深的海底去取宝，或到高炉里、矿井里去操作，甚至可以叫它到月亮上去开垦处女地。
生物电的研究，对于农业生产也具有很大的意义。我们常常见到的向日葵，它们的花朵能随着太阳的东升西落而运动；含羞草的叶子，经不起轻扰，一碰就会低眉垂着头害起羞来。这些植物界中的自然现象，都是因为生物电在起作用的缘故。植物中的生物电，究竟是怎样产生的呢？有人曾做过如下的实验：在空气中，将一个电基放在一株植物的叶子上，另一电基放在植物的基部；结果发现两个电极之间能产生30毫伏左右的电位差。当将同样的一株植物放在密封的真空中时，由于植物在真空中被迫停止生命活动，所以植物基部和叶片之间的电压也就消失了。空虚实验有力地证明，生物的生命活动，是产生生物电的根源。
参考资料：http://jpk.sicau.edu.cn/dwslx/goodpaper/shenqi.htm
