生物电磁学教学文稿.ppt

生物电磁学;3.1生物电特性;生物体内充满了电荷，绝大部分电荷以离子、离子基团和电偶极子的形式存在。

（1）组成蛋白质的20种氨基酸中有13种在水中能离解产生离子基团或表现电偶极子特性；

（2）DNA大分子中的碱基和磷酸酯也存在离子基团和偶极子；

（3）生物水本身就有强烈的电偶极作用；

（4）生物体本身还存在Na+、K+、Ca2+、Fe2+、Mg2+、Cl-等无机离子；;3.1.1蛋白质的偶极矩;在生物体中，水不仅提供细胞的生活环境，还在相当程度上决定着生物大分子的构象和功能，影响生命活动中物质输运、能量转换和信息传递过程。

（1）水分子具有很强的偶极性；

（2）能与其它水分子，离子或生物大分子的极性基团之间形成氢键；;3.1.3细胞电活动基础;在细胞内液和外液中，有Na+、K+、Cl-、Ca+等各种离子和一些带电荷的蛋白质分子，一般细胞内液和外液中各自正负电荷是相等的，但同一离子在细胞内外液中浓度却相差很大。;可兴奋细胞静息电位V的

Goldman-Hodgkin-Kalz方程：;生物组织可以对外界刺激发生反应，当刺激达到一定阈值时，生物组织发生反应，称为兴奋。

在神经和肌肉中，这种能力高度发展，主要表现是细胞膜的电位发生快速的改变。;（1）去极化（2）反极化（3）复极化（4）超极化;膜是由脂类物质构成的，脂类物质在电学上近乎绝缘，但蛋白质组分特性、构象及膜上位置变化，造成膜两侧某种特定导电状态。

;膜同时兼有电阻和电容的复合特性，在直流或极低频率下，细胞膜阻抗较内外液电阻高得多，电流几乎不能进入胞内空间；而高频电流时，膜阻抗相对很低，细胞内外空间电流的分布简单地取决于内外液电阻间的相对大小。;3.1.5生物电阻抗;长柱形细胞，如神经轴突和肌纤维细胞，其长度远大于细胞直径，可用电缆模型描述，用电缆方程表示。;3.1.7生物组织的介电性质;3.2电力电化作用;3.2.1细胞电泳;当电流通过人体时，电流经过的路径如图：;将不易起化学反应的直流电极直接作用于机体时，电极附近将发生电化反应。

在阴极：

在阳极：;3.3电刺激与组织兴奋性;按生理学定义：

组织兴奋性

阴极兴奋性1，兴奋性升高；

阳极兴奋性1,兴奋性下降；;细胞或机体内外环境的任何变化，可能引起它们的反应，从而构成刺激。

刺激因素有：

物理的（力、热、声、光、电、辐射），

化学的（酸、碱、盐、离子）；

生物的（色素分布、血流量、含水量、激素）；

;用尖脉冲刺激肌肉，刺激响应与脉冲频率有关：;用正弦低频电流（150Hz）调制等幅中频交流（1000Hz），得到正弦调制交流电流（SMC），即是脉冲电流，其具有低频和中频的优点，是经常采用的一种刺激源。

SMC的作用，可加强细胞信使RNA的合成，提高有关肌肉细胞的机能，防止肌萎缩；

SMC具有明显镇痛作用，能有效治疗肋间神经痛等；

SMC能改善血循环和营养吸收能力，治疗血循环紊乱和营养失衡。

;用小的直流电治疗创伤和溃疡，能加速伤口的愈合和修复；

直流电还可抑制细菌生长；;3.4静电生物效应;3.5生物磁现象;狭义生物磁学:指研究不同层次生物材料所产生的磁场；

广义生物磁学：除狭义生物磁学内容外，还包括磁生物学，即研究外界磁场对生物机体在不同层次的作用所产生的生物效应及其相应的作用机理；

物质的磁性可以通过在外加磁场作用下的磁化过程来认识，也可以通过测量磁性的仪器来探测。

对生物大分子的广泛研究得知，大多数生物大分子是各相异性反磁性，少数为顺磁性，极少数呈铁磁性；

;3.5.2人体磁场;3.6磁场对生物水和细胞的作用;3.6.1磁场与生物体相互作用因子;3.6.2磁场对生物体内水的作用;3.6.3磁场对组织细胞的作用;3.7磁场的生物效应;磁场处理导致生物后代发生遗传改变的现象称为磁生物遗传效应，或称磁致遗传效应。;3.7.2磁致生长（死亡）效应;3.7.3磁致生理生化效应;3.7.4磁致放大效应;3.7.5产生磁致生物效应的条件;

生物磁学（biomagnetism）是研究生物磁性和生物磁场的生物物理学分支。通过生物磁学研究，可以获得有关生物大分子、细胞、组织和器官结构与功能关系的信息，了解生命活动中物质输运、能量转换和信息传递过程中生物磁性的表现和作用。生物磁学研究与物理学、生物学、心理学和生理学、医学等有密切关系，并在工农业生产、医学诊断和治疗、环境保护、生物工程等方面有广阔应用前景。;研究内容：生物物质的磁性和生物及人体的磁场；

外磁场作为一种物理因素