摘要：当我们在医院进行心电图、脑电图或肌电图等检查时，记录下的正是人体生物电的活动轨迹。那么，生物电究竟是什么？它在生命过程中扮演了怎样的重要角色？本文将为您解读这一神秘而重要的生命现象。
当我们在医院进行心电图、脑电图或肌电图等检查时，记录下的正是人体生物电的活动轨迹。那么，生物电究竟是什么？它在生命过程中扮演了怎样的重要角色？本文将为您解读这一神秘而重要的生命现象。
人体是由“电池”组成的庞大系统
人体由约 40-60 万亿个细胞构成，每个细胞都可以被视为一个微型“电池”。在细胞层面，所有活细胞都表现出电荷分布的独特特性：细胞外部带正电，内部带负电。静息状态下，细胞的电位差通常为 -70 至 -90 毫伏。这一电位差的形成，主要归因于细胞膜两侧钠离子和钾离子的分布不均。
当细胞内负电荷占主导时，细胞膜保持良好的通透性，能够顺利排出代谢过程中产生的废物。然而，一旦细胞内外的电荷平衡被打破，电位差会减小，导致细胞功能下降，甚至死亡。人体作为一个由无数细胞组成的整体，细胞功能的衰退和死亡会进一步导致组织和器官的功能丧失。诸如尿毒症、糖尿病和癌症等严重疾病，其根源往往与细胞功能的失调或病变密切相关。
研究发现，细胞只有在静息电位维持在 -70 至 -90 毫伏之间时，才能确保生命处于健康状态。但随着年龄增长和生物电的消耗，细胞活力逐渐减弱。当细胞内外的电位差接近零时，生命就如同电路“断电”一样走向终点。
钠钾泵工作原理与细胞内外离子分布：
钠钾泵工作原理（图）
静息状态下，细胞外的钠离子（Na⁺）浓度较高，而细胞内则以钾离子（K⁺）为主。这种离子分布的维持离不开钠钾泵（Na⁺/K⁺-ATP 酶）的作用。钠钾泵通过消耗能量（ATP），将 3 个 Na⁺泵出细胞，同时将 2 个 K⁺泵入细胞内。由于泵出3个Na⁺，而仅泵入2个K⁺，导致外正内负的电荷差。这种机制不仅维持了细胞的静息电位，还为神经信号传递、肌肉收缩等生命活动提供了基础保障。
静息电位：生命活动的基础
在安静状态下，细胞膜对K⁺通透性大，对Na⁺通透性很小，仅为K⁺通透性的1/100至1/50，而对氯离子则几乎没有通透性。由于细胞膜对K⁺的通透性较高，部分 K⁺会沿浓度梯度流出细胞，进一步增强了细胞内的负电荷。这一复杂的机制共同维持了静息状态下的电位差。
静息电位（Resting Potential, RP）是指细胞膜未受刺激时，其内外两侧形成的外正内负的电位差。这一电位差通常为 -70 至 -90 毫伏，是神经细胞和其他兴奋性细胞正常功能的基础。不同类型的细胞，其静息电位数值有所差异，例如：
•哺乳动物的神经细胞：-70 毫伏
•骨骼肌细胞：-90 毫伏
•人的红细胞：-10 毫伏
几乎所有动植物细胞的静息电位都呈现出膜内比膜外低的特性，范围通常在 -10 至 -100 毫伏之间。如果将膜外电位视为零，则膜内电位始终为负值。
结论
生命的本质离不开生物电的驱动。从静息电位的形成到钠钾泵的高效调控，电活动构成了维持生命的基本机制。研究生物电不仅揭示了生命运作的奥秘，还为医学领域的诊断与治疗提供了宝贵的理论依据。了解这些微观电现象，不仅可以帮助我们更好地认知生命本质，还可能为攻克重大疾病提供全新的思路。
作者: 上海舒泽生物科技研究所 楼秀余
来源：新晨娱知
