生物电学和生物磁学.ppt

在阳极，Cl-交出电子变成Cl原子，它和水反应生成盐酸和氧，即：电化作用：将不易起化学反应的直流电极直接作用与机体时，电极附近将发生电化反应。Na+移至阴极并得到一个电子形成中性Na原子，Na原子与水反应生成氢氧化钠和氢，即：2生物磁现象大至地球、月球、太阳及星际空间，小至组成物质的分子、原子、电子和质子、中子等，均具有磁性。地球上的一切生物都处于地磁场之中。生物磁学是正在兴起的生物物理学一个分支。狭义生物磁学指研究不同层次生物材料所产生的磁场；广义生物磁学还包括磁生物学，即研究外界磁场对生物机体在不同次的作用所产生的生物效应即其相应的作用机理；生物磁工程技术，如核磁共振成像。人体中所含元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、氯、钠、钾、钙、镁、铁等和一些微量元素。其中多数有顺磁性（3d或4d族的过渡离子）。蛋白质、酶和自由基均为顺磁性。占人体70%的水具有弱抗磁性。极少数材料为铁磁性010203一、生物材料的磁性磁介质的分子或原子中任何一个电子，一般都同时参与两种活动，即绕核运行的轨道运动和电子本身的自旋运动。这两种运动同时产生动量矩和相应的磁矩。若将分子或原子看作一个单元，则各电子产生的磁矩总和就是分子磁矩或原子磁矩，以M表示。磁介质放入恒定的外磁场H中，受H作用的磁化程度即磁化强度，以J表示，和M一样，J也是个矢量。单位体积的磁介质磁矩之和即是它的磁化强度：式中X是磁介质的磁化率。当X0时，J的方向与H的方向一致，称为顺磁介质；当X0时，J的方向与H的方向相反，称为抗磁介质。生物材料的顺磁性，与其中有过渡金属离子的成分有关。人体中有13种金属元素，其中有8种为过渡金属离子，具有顺磁性。例如进行氧化输送的血红蛋白，进行电子传递的细胞色素，DNA生物合成需要的核糖核苷酸还原酶等。任何物质受磁场作用都有抗磁性，但在顺磁物质中，由于顺磁性超过抗磁性，故表现为顺磁性。生物分子的抗磁性，表现在生物分子在磁场作用下产生与磁场反向的运动。一些绿色植物单细胞或其叶绿体放置于1T磁场中,当叶绿体的平面结构与磁场垂直取向时，分子的取向反应最大，与磁场平行时，取向反应最小。这种取向反应与叶绿体片层结构所含的各向异性反磁性组分相关。分子取向力发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，一端带负电，形成偶极。因此，当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同极相斥，异极相吸，两个分子必将发生相对转动。这种偶极子的互相转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，两个分子靠近，当接近到一定距离之后，斥力与引力达到相对平衡。这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力，叫做取向力。在磁性细菌、鸽子和个别人等少数生物中发现有微量和Fe等强磁性物质存在，它们在生物的定向导航中起着重要作用。在蜜蜂、蝴蝶、几种鱼类、家鸽、海豚，甚至人体中都发现了微量的强磁性物质。也曾发现在某些人的鼻窦骨的表层下约5um处有一层铁质层，估计与人的第六感觉有关。人体磁场一般情况下，生物磁场远低于地磁场，难于进行观测和研究。运用高灵敏度的磁强计能成功的测量人体和生物磁场215在对微弱磁场的检测中，当前采用铁磁屏蔽技术和空间鉴别技术。生物磁场的测量具有一些不同于生物电测量的特点：磁探头可以在空间改变位置和方向，获得磁场的三维空间分布4生物磁测量能同时得到恒定的和交变的磁场数据3生物磁场的探测器可以不同生物体接触，避免接触引起的电磁干扰；生物组织、器官、细胞等存在很微弱的磁场。产生原因：变动磁场：生物电荷运动产生。细胞膜内外的离子运动的生物电流产生的磁场；如心磁场10－11T，脑磁场10－12T定常磁场：自然界含有铁性成分及某些磁性物质(如Fe3O4粉尘等）经呼吸道吸入或经消化道食入人体内而形成的磁场；10－8T感应磁场：生物磁性材料（如肝、脾）在外磁场的作用下产生的磁场;磁场与生物体相互作用因子影响磁场的生物因素有：生物材料、生物体的磁性、组成、部位、种属、机能状态及敏感性。对于生物效应有影响的磁场因子有：磁场类型；磁场梯度；磁场的方向、作用的部位与范围、作用时间。根据磁场的强度，将磁场的生物效应分为：强磁场效应、地磁场效应和极弱磁场效应。二磁场对生物水和细胞的作用PowerBar中国专业PPT设计交流论坛01生物电学和生物磁学02第六章01生物电现象02生物磁现象1生物电现象体内电荷形式：离子、离子基团、电偶极子蛋白质——构成成分氨基酸在水中离解成离子基团或电偶极子DNA——碱基和磷酸酯存在离子基团和电偶极子生物水——电偶极子组织液——无机离子