Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Hostováno na http://www.allbest.ru/

1. Elektřina

2. Historie

4. Elektřina v přírodě

1. Elektřina

Elektřina - soubor jevů v důsledku existence, interakce a pohybu elektrických nábojů. Termín zavedl anglický přírodovědec William Gilbert ve svém díle „On the Magnet, Magnetic Bodies, and the Great Magnet - the Earth“ (1600), které vysvětluje fungování magnetického kompasu a popisuje některé experimenty s elektrifikovanými tělesy. Zjistil, že i jiné látky mají tu vlastnost, že jsou elektrizovány.

2. Historie

Jedna z prvních elektřiny upoutala pozornost řeckého filozofa Thalese v 7. století před naším letopočtem. e., který objevil, že jantar (starořecky? lekfspn: elektron) nošený na vlně získává vlastnosti přitahování světelných objektů. Znalost elektřiny však dlouhou dobu nepřesahovala tuto myšlenku. V roce 1600 se objevil samotný termín elektřina („jantar“) a v roce 1663 vytvořil magdeburský purkmistr Otto von Guericke elektrostatický stroj v podobě sirné koule upevněné na kovové tyči, která umožňovala pozorovat nejen účinek přitažlivosti, ale také odpuzování. V roce 1729 provedl Angličan Stephen Gray experimenty s přenosem elektřiny na dálku a zjistil, že ne všechny materiály přenášejí elektřinu stejným způsobem. V roce 1733 Francouz Charles Dufay prokázal existenci dvou druhů elektřiny, skla a pryskyřice, které byly odhaleny třením skla o hedvábí a pryskyřice o vlnu. V roce 1745 vytvořil Holanďan Pieter van Mushenbroek první elektrický kondenzátor – Leidenskou nádobu.

První teorii elektřiny vytvořil Američan B. Franklin, který považuje elektřinu za „nehmotnou kapalinu“, tekutinu („Experiments and Observations on Electricity“, 1747). Zavádí také pojem kladného a záporného náboje, vynalézá hromosvod a s jeho pomocí dokazuje elektrickou podstatu blesku. Studium elektřiny přechází do kategorie exaktní vědy po objevu v roce 1785 Coulombova zákona.

Dále v roce 1791 Ital Galvani publikoval Pojednání o silách elektřiny ve svalovém pohybu, ve kterém popsal přítomnost elektrického proudu ve svalech zvířat. Jiná italská Volta v roce 1800 vynalezla první zdroj stejnosměrného proudu – galvanický článek, což je sloupec zinkových a stříbrných kruhů oddělených papírem namočeným ve slané vodě. V roce 1802 objevil Vasilij Petrov voltaický oblouk.

Michael Faraday - zakladatel teorie elektromagnetického pole

V roce 1820 objevil dánský fyzik Oersted elektromagnetická interakce. Když zavřel a otevřel obvod proudem, viděl kolísání střelky kompasu umístěné poblíž vodiče. Francouzský fyzik Ampère v roce 1821 zjistil, že spojení mezi elektřinou a magnetismem je pozorováno pouze v případě elektrického proudu a chybí v případě statické elektřiny. Díla Joule, Lenze, Ohma rozšiřují chápání elektřiny. Gauss formuluje základní větu teorie elektrostatického pole (1830).

Na základě výzkumu Oersteda a Ampèrea objevil Faraday v roce 1831 fenomén elektromagnetické indukce a vytvořil na jeho základě první generátor elektrické energie na světě zasunutím zmagnetizovaného jádra do cívky a fixací výskytu proudu v závitech cívky. Faraday objevuje elektromagnetickou indukci (1831) a zákony elektrolýzy (1834), zavádí pojem elektrických a magnetických polí. Analýza jevu elektrolýzy vedla Faradaye k myšlence, že nositelem elektrických sil není žádný elektrické kapaliny a atomy jsou částice hmoty. "Atomy hmoty jsou nějakým způsobem vybaveny elektrickými silami," říká. Faradayova studia elektrolýzy sehrála zásadní roli ve vzniku elektronické teorie. Faraday také vytvořil první elektrický motor na světě – drát s proudem obíhající kolem magnetu. Vrcholným úspěchem výzkumu elektromagnetismu byl vývoj teorie elektromagnetických jevů anglickým fyzikem D. K. Maxwellem. V roce 1873 odvodil rovnice spojující elektrické a magnetické charakteristiky pole.

Pierre Curie objevil piezoelektřinu v roce 1880. V témže roce D. A. Lachinov ukázal podmínky pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti. Hertz experimentálně registruje elektromagnetické vlny (1888).

V roce 1897 objevil Joseph Thomson hmotný nosič elektřiny – elektron, na jehož místo ve struktuře atomu později upozornil Ernest Rutherford.

Ve 20. století vznikla teorie kvantové elektrodynamiky. V roce 1967 byl učiněn další krok ke studiu elektřiny. S. Weinberg, A. Salam a S. Glashow vytvořili jednotnou teorii elektroslabých interakcí.

Elektrický náboj je vlastnost těles (kvantifikovaná pomocí Fyzické množství stejnojmenného), projevující se především schopností vytvářet kolem sebe elektrické pole a jeho prostřednictvím ovlivňovat další nabitá (tedy mající elektrický náboj) tělesa. Elektrické náboje se dělí na kladné a záporné (volba, který náboj označit jako kladný a který záporný, je ve vědě považována za ryze konvenční, ale tato volba již byla učiněna historicky a nyní – byť podmíněně – je každému z nábojů přiřazeno velmi specifické znaménko). Tělesa nabitá nábojem stejného znamení se odpuzují a opačně nabitá tělesa se přitahují. Když se nabitá tělesa pohybují (jak makroskopická tělesa, tak mikroskopické nabité částice, které přenášejí elektřina ve vodičích) vzniká magnetické pole a tím dochází k jevům, které umožňují navázat vztah elektřiny a magnetismu (elektromagnetismus) (Oersted, Faraday, Maxwell). Ve struktuře hmoty se elektrický náboj jako vlastnost těles vrací k nabitému elementární částice Například elektron má záporný náboj, zatímco proton a pozitron mají kladný náboj.

Nejobecnější fundamentální věda, která se zabývá elektrickými náboji, jejich interakcí a jimi generovanými a na ně působícími poli (tj. téměř úplně pokrývající téma elektřiny, s výjimkou takových detailů jako např. elektrické vlastnosti specifické látky, např. elektrická vodivost (atd.) – to je elektrodynamika. Kvantové vlastnosti elektromagnetických polí, nabitých částic (atd.) jsou studovány nejhlubší kvantovou elektrodynamikou, i když některé z nich lze vysvětlit jednoduššími kvantovými teoriemi.

4. Elektřina v přírodě

Nápadným projevem elektřiny v přírodě je blesk, jehož elektrická podstata vznikla v 18. století. Blesky dlouho způsobovaly lesní požáry. Podle jedné z verzí to byly blesky, které vedly k počáteční syntéze aminokyselin a vzniku života na zemi (Millerův experiment - Urey a teorie Oparinu - Haldane).

Pro procesy v nervový systém u lidí a zvířat je závislost propustnosti rozhodující buněčná membrána pro sodíkové ionty na potenciál intracelulárního prostředí. Po zvýšení napětí na buněčné membráně se sodíkový kanál otevře na dobu řádově 0,1-1,0 ms, což vede k prudkému zvýšení napětí, poté se potenciálový rozdíl na membráně vrátí na původní hodnotu. Popisovaný proces se stručně nazývá nervový impuls. V nervovém systému zvířat a lidí se informace přenášejí z jedné buňky do druhé nervové vzruchy buzení s dobou trvání asi 1 ms. Nervové vlákno je válec naplněný elektrolytem. Budicí signál je přenášen bez poklesu amplitudy vlivem přechodného zvýšení permeability membrány pro sodíkové ionty.

Mnoho ryb používá elektřinu k ochraně a hledání kořisti pod vodou. Napěťové výboje jihoamerického elektrického úhoře mohou dosáhnout napětí 500 voltů. Výkon výbojů elektrické rampy může dosáhnout 0,5 kW. Žraloci, mihule a někteří sumci používají elektřinu k nalezení kořisti. Elektrický orgán ryby pracuje na frekvenci několika set hertzů a vytváří napětí několika voltů. Elektrické pole je zachyceno elektroreceptory. Předměty ve vodě deformují elektrické pole. Podle těchto zkreslení se ryby snadno orientují v bahnité vodě.

5. Obraz elektřiny v kultuře

V mytologii existují bohové schopní vrhat blesky: Řekové mají Zeuse, Jupitera, Volgenche z panteonu Mari, Agni je bůh hinduistů, jehož jednou z forem je blesk, Perun je bůh hromu ve starověkém ruském panteonu, Thor je bůh hromu a bouře v německo-skandinávské mytologii.

Mary Shelley se jako jedna z prvních pokusila o pochopení obrazu elektřiny v dramatu Frankenstein aneb Moderní Prométheus, kde vystupuje jako síla, kterou lze použít k oživení mrtvol. V Disneyho karikatuře Black Cape je elektřina ovládající antihrdina Megavolt a v japonských animacích a hrách jsou elektrické Pokémony (nejznámější z nich je Pikachu).

6. Výroba a praktické využití

faradayova elektřina přírodní poplatek

Generování a přenos

Rané experimenty ve starověku, jako byly ty Thalesovy s jantarovými tyčinkami, byly ve skutečnosti prvními pokusy o studium otázek souvisejících s výrobou elektrické energie. Tato metoda je nyní známá jako triboelektrický efekt, a přestože může přitahovat lehké předměty a vytvářet jiskry, je ve skutečnosti extrémně neúčinná. Funkční zdroj elektřiny se objevil až v 18. století, kdy bylo vynalezeno první zařízení na její výrobu – voltaický sloup. On a jeho moderní verze, elektrická baterie, jsou chemickými zdroji elektrického proudu: základem jejich práce je interakce látek v elektrolytu. Baterie poskytuje možnost v případě potřeby přijímat elektřinu, je multifunkčním a široce rozšířeným zdrojem energie, který se dobře hodí pro použití v různých podmínkách a situacích, nicméně jeho zásoba energie je omezená a po jejím vyčerpání je třeba baterii vyměnit nebo dobít. Pro uspokojení významnějších potřeb ve větším objemu musí být elektrická energie nepřetržitě vyráběna a přenášena elektrickým vedením.

K jeho generování se obvykle používají elektromechanické generátory poháněné buď spalováním fosilních paliv, nebo využívající energii z jaderných reakcí, případně silou vzduchu či vodních proudů. Moderní parní turbína, kterou vynalezl C. Parsons v roce 1884, v současnosti vyrábí přibližně 80 % veškeré elektřiny na světě pomocí jednoho nebo druhého zdroje vytápění. Tato zařízení již nepřipomínají Faradayův unipolární diskový generátor, který vytvořil v roce 1831, ale stále jsou založeny na jím objeveném principu elektromagnetické indukce - výskytu elektrického proudu v uzavřený obvod když se to změní magnetický tok procházející skrz něj. blíže k konec XIX století byl vynalezen transformátor, který umožnil efektivněji přenášet elektřinu při vyšším napětí a nižší intenzitě proudu. Efektivita přenosu energie zase umožnila vyrábět elektřinu v centralizovaných elektrárnách ve prospěch posledně jmenovaných a následně ji přesměrovávat na poměrně velké vzdálenosti ke koncovým spotřebitelům.

Získávání elektřiny z kinetické energie větru získává na popularitě v mnoha zemích po celém světě

Protože je obtížné skladovat elektřinu v takovém množství, které by bylo dostatečné v celostátním měřítku, je nutné dosáhnout rovnováhy: vyrábět přesně tolik elektřiny, kolik spotřebují uživatelé. K tomu potřebují energetické společnosti pečlivě předvídat zatížení a neustále koordinovat výrobní proces se svými elektrárnami. Zároveň je v rezervě držena určitá kapacita pro zajištění energetické sítě pro případ problémů nebo energetických ztrát.

Jak modernizace postupuje a ekonomika státu se vyvíjí, poptávka po elektřině rychle roste. Konkrétně ve Spojených státech to bylo 12% roční růst během první třetiny 20. století a v současnosti je podobný pokrok pozorován v rychle se rozvíjejících ekonomikách, jako je Čína a Indie. Historicky růst poptávky po elektřině předčil podobné ukazatele u jiných typů nosičů energie. Je třeba také poznamenat, že obavy z dopadu výroby elektřiny na životní prostředí vedl k zaměření na výrobu elektřiny prostřednictvím obnovitelných zdrojů – zejména větrné a vodní energie.

aplikace

elektrická lampa

Použití elektřiny poskytuje poměrně pohodlný způsob přenosu energie a jako takové bylo přizpůsobeno významné a stále rostoucí řadě praktických aplikací. Jedním z prvních veřejných použití elektřiny bylo osvětlení; podmínky pro to byly vytvořeny po vynálezu žárovky v 70. letech 19. století. Přestože elektrifikace měla svá rizika, nahrazení otevřeného ohně elektrickým osvětlením značně snížilo počet požárů v domácnostech a na pracovištích.

Obecně platí, že od 19. století byla elektřina pevně integrována do života moderní civilizace. Elektřina se používá nejen pro osvětlení, ale také pro přenos informací (telegraf, telefon, rádio, televize), jakož i pro uvádění mechanismů do pohybu (elektromotor), který se aktivně používá v dopravě (tramvaj, metro, trolejbus, elektrický vlak) a domácích spotřebičích (žehlička, kuchyňský robot, pračka, myčka).

Pro získávání elektřiny byly vytvořeny elektrárny vybavené elektrickými generátory a pro její skladování - akumulátory a elektrické baterie.

Elektřina se dnes používá také k získávání materiálů (elektrolýza), k jejich zpracování (svařování, vrtání, řezání), k zabíjení zločinců (elektrické křeslo) a k tvorbě hudby (elektrická kytara).

Joule-Lenzův zákon o tepelném účinku elektrického proudu určuje možnosti elektrického vytápění prostor. I když je tato metoda poměrně univerzální a poskytuje určitou míru regulovatelnosti, lze ji považovat za zbytečně energeticky náročnou – a to z toho důvodu, že výroba elektřiny v ní už si vyžádala výrobu tepla v elektrárně. V některých zemích, například v Dánsku, je dokonce adoptovali legislativních norem omezení nebo úplného zákazu používání elektrického vytápění v nových domech. Elektřina je zároveň praktickým zdrojem energie pro chlazení a jednou z rychle rostoucích oblastí poptávky po elektrické energii je klimatizace.

Bibliografie

1. Borgman I.I. - "Elektřina"

2. Matveev A. N. - "Elektřina a magnetismus"

3. Paul R. V. - "Nauka o elektřině"

4. Tamm I. E. - "Základy teorie elektřiny"

5. Franklin V. - "Pokusy a pozorování elektřiny"

Hostováno na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Elektřina - soubor jevů v důsledku existence, interakce a pohybu elektrických nábojů. Objev elektřiny: práce a teorie přírodovědců Franklina, Galvaniho, Volty, Ampéra, Coulomba, Oersteda, Faradaye, Gilberta.

prezentace, přidáno 29.01.2014


Povaha blesku a metody jeho měření. Výskyt statické elektřiny v důsledku akumulace nepohyblivých nábojů. Kulový blesk jako kulový výboj plynu, ke kterému dojde, když udeří obyčejný blesk. Projev elektrických jevů ve volné přírodě.

abstrakt, přidáno 20.10.2009


Studium bioelektrických jevů, objev elektrogeneze. Rozvoj představ o povaze „živočišné elektřiny“. Mechanismy bioelektrických jevů. Membránově-iontová teorie Bernsteina. Moderní pohledy o povaze bioelektrických jevů.

abstrakt, přidáno 20.04.2012


Historie objevů a výzkumu elektřiny. Vznik a projev elektrického náboje v přírodě. pohyblivé nálože. Napětí a elektrický proud. Využití elektřiny způsobené třením nebo statickou elektřinou.

abstrakt, přidáno 05.08.2008


Vědecká činnost M. Faraday - zakladatel nauky o elektromagnetickém poli. Detekce chemického působení elektrického proudu, vztah mezi elektřinou a magnetismem, magnetismem a světlem. Objev jevu elektromagnetické indukce.

prezentace, přidáno 04.06.2010


Etapy vývoje nauky o elektřině. Teorie elektrických jevů. Fyzika a živé organismy, jejich vztah. Elektřina v různých třídách živých organismů. Studium toku elektřiny u obojživelníků, pokusy Galvaniho, Alexandra Volty.

abstrakt, přidáno 20.12.2010


Základní interakce v přírodě, jejich Srovnávací charakteristiky: gravitační, elektromagnetické. Elektrostatika jako obor nauky o elektřině, který studuje interakce a vlastnosti systémů nábojů. Formulace Coulombova zákona.

prezentace, přidáno 22.08.2015


Podstata a fyzikální podstata jevu elektrostatické elektřiny, etapy jejího zkoumání. Role Benjamina Franklina a Coulomba v rozvoji této oblasti znalostí. Zákon a formule Charlese Augustina de Coulomb, způsoby jeho vývoje a důkaz.

prezentace, přidáno 29.11.2010


Vírové elektrické pole. Integrální tvar Maxwellových rovnic. Jednotná teorie elektrických a magnetických jevů. Koncept zkreslení proudu. Maxwellův postulát vyjadřující zákon vzniku elektrických polí působením nábojů v libovolném prostředí.

prezentace, přidáno 24.09.2013


Základní interakce v přírodě. Interakce elektrických nábojů. Vlastnosti elektrického náboje. Zákon zachování elektrického náboje. Formulace Coulombova zákona. vektorový tvar a fyzický význam Coulombův zákon. Princip superpozice.

Elektřina není jen majetkem naší civilizace, ryby se ji naučily využívat dávno předtím, než se objevili lidé. Elektrický paprsek, úhoř a více než 300 druhů mají elektrické orgány, které jsou modifikovanými svaly. Tyto orgány jsou schopny generovat pulsy až 5 kilowattů a potenciálový rozdíl až 1200 voltů, což může být pro lidi extrémně nebezpečné. Ryby používají tyto orgány různými způsoby: k lovu, k přilákání kořisti, k navigaci a dokonce k výrobě kyslíku z vody k dýchání.

Slon nilský a amazonský nožík používají elektrické orgány pouze k navigaci, podobně jako netopýři navigují pomocí echolokace. Vytvářejí kolem sebe slabé elektrické pole a předmět, který se do něj dostane, způsobí zkreslení, které závisí na jeho vodivosti. Tyto rybí zkreslení jsou čteny elektroreceptory na kůži a interpretovány pro vytvoření trasy. Něco jako detektor kovů.

Električtí úhoři jsou sladkovodní ryby, jsou schopni generovat nejsilnější elektrické výboje, samozřejmě se taková síla používá jako zbraň k zastrašení predátorů a omráčení obětí. Akné se stalo obzvláště populární v Viktoriánská éra kdy se vědci začali zajímat o elektřinu. Sumec elektrický, také sladkovodní obyvatel, a jako úhoř používá tento orgán jako zbraň. Díky elektrickému výboji, který rozkládá molekuly vody na kyslík a vodík, je voda kolem těchto ryb obohacena o kyslík, který dále přitahuje potenciální kořist. Výboje těchto sladkovodních predátorů jsou pro lidi nebezpečné, mohou i nemusí zabíjet, ale bude to velmi bolestivé.

Rejnok elektrický - mořský obyvatel, má extrémně špatný zrak, což kompenzuje elektrorecepcí, kromě orientace pomocí elektrických výbojů dokážou tyto chrupavčité ryby dost zabít velká oběť. Také velmi nebezpečné.

Jedná se pouze o nejznámější majitele elektrických varhan, ale jejich rozmanitost je skutečně obrovská a nesmírně zajímavá.

Elektrické orgány se ukázaly tak užitečné, že se ryby za dobu své existence vyvinuly 6krát nezávisle (podle nejnovějšího genetického výzkumu publikovaného v Science)! Ale navzdory tomu jsou skupiny genů podílejících se na tvorbě elektrocytů (buněk odpovědných za výrobu elektřiny) u všech druhů velmi podobné, jinými slovy, používali stejné genetické nástroje k přeměně svalových buněk na specifické struktury elektrického orgánu na buněčné úrovni v raném vývoji. Všechny svalové buňky (nejen ryby) mají elektrický potenciál a při kontrakci lze na povrchu těla zaznamenat malé elektrické napětí. Právě tento potenciálový rozdíl se měří například při pořizování elektrokardiogramu. Asi před 100 miliony let se ryby naučily tento potenciál znásobit přeměnou svalových buněk na mnohem větší elektrocyty. Společně jsou tyto buňky schopny generovat velmi silné náboje.

(Lindsay Block alias bionická žena)
Takové studie mají také použitelnou hodnotu. Pokud pochopíme, jak se na molekulární úrovni tvoří elektrocyty, můžeme toho využít v biotechnologii k vytvoření „živých baterií“, které mohou napájet bionické protézy a další zdravotnická zařízení zlepšující kvalitu života lidí. Jen se zamyslete – elektronika, která je napájena samotným lidským tělem, a nejsou potřeba žádné baterie!

snímek 2

Historie objevu elektrického jevu

Poprvé Thales z Milétu upozornil na elektrický náboj v roce 600 před naším letopočtem. Zjistil, že jantar, nošený na vlně, získá vlastnosti přitahovat lehké předměty: chmýří, kousky papíru. Později se věřilo, že tuto vlastnost má pouze jantar. V poloviny sedmnáctého století Otto von Garike vyvinul elektrický třecí stroj. Navíc objevil vlastnost elektrického odpuzování unipolárních předmětů a v roce 1729 anglický vědec Stephen Gray objevil oddělení těles na vodiče elektrického proudu a izolanty. Brzy jeho kolega Robert Simmer při pozorování elektrifikace svých hedvábných punčoch došel k závěru, že elektrické jevy jsou způsobeny dělením těles na kladný a záporný náboj. Tělesa při vzájemném tření způsobují elektrizaci těchto těles, to znamená, že elektrifikace je nahromadění náboje stejného typu na těle a náboje stejného znamení se navzájem odpuzují a náboje opačného znamení se k sobě přitahují a kompenzují, když jsou spojeny, čímž se tělo stává neutrálním (nenabitým). V roce 1729 Charles Du Fay zjistil, že existují dva druhy poplatků. Experimenty, které provedl Dufay, uvedly, že jeden z nábojů vzniká při tření skla o hedvábí a druhý při tření pryskyřice o vlnu. Koncept pozitivního a negativního náboje zavedl německý přírodovědec Georg Christoph. Prvním kvantitativním výzkumníkem byl zákon interakce nábojů, experimentálně stanovený v roce 1785 Charlesem Coulombem pomocí jím vyvinuté citlivé torzní rovnováhy.

snímek 3

Proč zelektrizovaným lidem vstávají vlasy?

Vlasy jsou elektrizovány stejným nábojem. Jak víte, náboje stejného jména se navzájem odpuzují, takže vlasy, jako listy papírového sultána, se rozcházejí ve všech směrech. Pokud je jakékoli vodivé těleso, včetně lidského, izolováno od země, pak může být nabito na vysoký potenciál. Takže pomocí elektrostatického stroje lze lidské tělo nabít na potenciál desítek tisíc voltů.

snímek 4

Ovlivňuje elektrický náboj umístěný na lidské tělo v tomto případě nervový systém?

Lidské tělo- vodič elektřiny. Pokud je izolován od země a nabitý, pak je náboj umístěn výhradně na povrchu těla, takže nabíjení na relativně vysoký potenciál neovlivňuje nervový systém, protože nervová vlákna jsou pod kůží. Vliv elektrického náboje na nervový systém je pociťován v okamžiku výboje, při kterém dochází k redistribuci nábojů na těle. Toto přerozdělení je krátkodobý elektrický proud procházející nikoli po povrchu, ale uvnitř těla.

snímek 5

Proč ptáci beztrestně sedí na vysokonapěťových přenosových drátech?

Tělo ptáka sedícího na drátu je větev řetězu, připojená paralelně k části vodiče mezi nohama ptáka. Při paralelním zapojení dvou částí obvodu je velikost proudů v nich nepřímo úměrná odporu. Odpor těla ptáka je obrovský ve srovnání s odporem malé délky vodiče, takže množství proudu v těle ptáka je zanedbatelné a neškodné. Je třeba také dodat, že potenciální rozdíl v oblasti mezi nohama ptáka je malý.

snímek 6

Ryby a elektřina.

Ryby používají výboje: k osvětlení cesty; chránit, útočit a omráčit oběť; - přenášet signály mezi sebou a předem detekovat překážky

Snímek 7

Nejznámějšími elektrickými rybami jsou úhoř elektrický, rejnok elektrický a sumec elektrický. Tyto ryby mají speciální orgány pro akumulaci elektrické energie. Malá napětí vznikající v běžných svalových vláknech jsou zde shrnuta díky postupnému zařazování mnoha jednotlivých prvků, které jsou nervově spojeny jako vodiče do dlouhých baterií.

Snímek 8

Rejnoci.

"Tato ryba znecitliví zvířata, která chce chytit, tím, že je přemůže silou úderu, který žije v jejím těle." Aristoteles

Snímek 9

Som.

Elektrické orgány jsou umístěny téměř po celé délce těla ryby, vydávají výboje s napětím až 360 V.

Snímek 10

ELEKTRICKÝ ÚHOŘ

Úhoři žijící v řekách tropické Ameriky mají nejvýkonnější elektrické orgány. Jejich výboje dosahují napětí 650 V.

snímek 11

Hrom je jedním z hrozných jevů.

Hromy a blesky jsou jedním z hrozivých, ale majestátních jevů, na které byl člověk připraven již od starověku. Zuřící prvek. Padl na něj v podobě oslepujících obřích blesků, hrozivých hromobití, lijáku a krupobití. Ve strachu z bouřky ji lidé zbožňovali a považovali ji za nástroj bohů.

snímek 12

Blesk

Nejčastěji pozorujeme blesky, které připomínají meandrující řeku s přítoky. Takové blesky se nazývají lineární, jejich délka při výboji mezi mraky dosahuje více než 20 km. Blesky jiných typů lze vidět mnohem méně často. Elektrický výboj v atmosféře ve formě lineárního blesku je elektrický proud. Navíc se síla proudu mění za 0,2 - 0,3 sekundy. Přibližně 65 % všech blesků. Které jsou u nás pozorovány, mají hodnotu proudu 10 000 A, ale zřídka dosahují 230 000 A. Bleskový kanál, kterým proud protéká, je velmi horký a jasně svítí. Teplota kanálu dosahuje desítek tisíc stupňů, tlak stoupá, vzduch expanduje, jako by procházel výbuch horkých plynů. Vnímáme to jako hrom. Úder blesku do pozemního předmětu může způsobit požár.

snímek 13

Když udeří blesk, třeba do stromu. Zahřeje se, odpaří se z něj vlhkost a tlak vzniklé páry a zahřátých plynů vede ke zničení. K ochraně budov před výboji blesku se používají hromosvody, což je kovová tyč, která se tyčí nad chráněným objektem.

Snímek 14

Blesk.

U listnatých stromů proud prochází uvnitř kmene podél jádra, kde je hodně šťávy, která se působením proudu vaří a výpary strom rozbijí.

Zobrazit všechny snímky

Pokračujeme ve zveřejňování populárně-naučných přednášek mladých vysokoškolských pedagogů, kteří získali granty Dobročinné nadace V. Potanina. Tentokrát dáváme čtenářům do pozornosti prezentaci přednášky docenta katedry fyziologie člověka a zvířat Saratov státní univerzita jim. N. G. Chernyshevsky kandidát biologických věd Oksana Semyachkina-Glushkovskaya.

Živé elektrárny

Elektřina hraje někdy neviditelnou, ale životně důležitou roli v existenci mnoha organismů, včetně lidí.

Elektřina do našich životů vstoupila překvapivě díky zvířatům, zejména elektrickým rybám. Například základem elektrofyziologického trendu v medicíně je používání elektrických bruslí v léčebných procedurách. Živé zdroje elektřiny poprvé zavedl do své lékařské praxe slavný starořímský lékař Claudius Galen. Syn bohatého architekta Galen obdržel spolu s dobré vzdělání působivé dědictví, které mu umožnilo několik let cestovat podél břehů Středozemního moře. Jednoho dne se Galenovi v jedné z malých vesnic naskytl zvláštní pohled: dva místní obyvatelé k němu kráčeli s rejnoky uvázanými na hlavě. Tento „prášek proti bolesti“ se používal při léčbě zranění gladiátorů v Římě, kam se Galén po dokončení své cesty vrátil. Svérázná fyzioterapie se ukázala být natolik účinná, že i císař Mark Antonius, který trpěl bolestmi zad, se odvážil použít neobvyklý způsob léčby. Poté, co se císař zbavil vysilující nemoci, jmenoval Galena osobním lékařem.

Mnoho elektrických ryb však používá elektřinu pro zdaleka ne mírové účely, zejména k zabíjení své kořisti.

Evropané se v džungli poprvé setkali s monstrózními živými elektrárnami Jižní Amerika. Oddíl dobrodruhů, který pronikl do horního toku Amazonky, narazil na mnoho malých potůčků. Jakmile ale jeden z členů expedice vkročil do teplé vody potoka, upadl do bezvědomí a zůstal v tomto stavu dva dny. Bylo to všechno o elektrických úhořech, kteří žijí v těchto zeměpisných šířkách. Električtí úhoři amazonští, dosahující třímetrové délky, jsou schopni vyrábět elektřinu o napětí větším než 550 V. Úraz elektrickým proudem v čerstvou vodu omráčí kořist, která se obvykle skládá z ryb a žab, ale může také zabít člověka a dokonce i koně, pokud jsou v době vypouštění v blízkosti úhoře.

Není známo, kdy by lidstvo vážně převzalo elektřinu, nebýt úžasného incidentu, který se stal manželce slavného boloňského profesora Luigiho Galvaniho. Není žádným tajemstvím, že Italové jsou proslulí svou šíří chuťových preferencí. Proto se nebrání tomu, aby si občas dopřáli žabí stehýnka. Den byl deštivý, foukal silný vítr. Když seňora Galvaniová vešla do řeznictví, otevřel se jí před očima strašlivý obraz. Nohy mrtvých žab, jako by byly živé, sebou cukaly, když se v silném poryvu větru dotkly železného zábradlí. Seňora svými historkami o blízkosti řezníka se zlými duchy svého manžela tak naštvala, že se profesor rozhodl sám zjistit, co se vlastně děje.

Byla to velmi šťastná událost, která změnila život italského anatoma a fyziologa najednou. Když si Galvani přinesl domů žabí stehýnka, byl přesvědčen o pravdivosti slov své ženy: skutečně sebou cukaly, když se dotkly železných předmětů. V té době bylo profesorovi pouhých 34 let. Následujících 25 let se snažil najít rozumné vysvětlení tohoto úžasného jevu. Výsledkem mnohaleté práce byla kniha Pojednání o síle elektřiny ve svalovém pohybu, která se stala skutečným bestsellerem a nadchla mysl mnoha badatelů. Poprvé se začalo mluvit o tom, že elektřina je v každém z nás a že nervy jsou jakési „elektrické dráty“. Galvanimu se zdálo, že svaly v sobě akumulují elektřinu, a když se stahují, vydávají ji. Tato hypotéza vyžadovala další výzkum. Ale politické události spojené s nástupem Napoleona Bonaparta k moci zabránily profesorovi v dokončení experimentů. Díky své svobodomyslnosti byl Galvani potupně vyloučen z univerzity a rok po těchto tragických událostech zemřel ve věku jednašedesáti let.

A přesto osud chtěl, aby Galvaniho díla pokračovala. Galvaniho krajan Alessandro Volta po přečtení jeho knihy dospěl k závěru, že živá elektřina je založena na chemické procesy a vytvořili nám známý prototyp baterií.

Biochemie elektřiny

Uplynula ještě dvě století, než se lidstvu podařilo odhalit tajemství živé elektřiny. Dokud nebyl vynalezen elektronový mikroskop Vědci si ani nedokázali představit, že kolem klece existují skutečné „zvyky“ s vlastními přísnými pravidly „pasové kontroly“. Membrána živočišné buňky – pouhým okem neviditelná tenká skořápka – mající polopropustné vlastnosti, je spolehlivým garantem zachování životaschopnosti buňky (udržení její homeostázy).

Ale zpět k elektřině. Jaký je vztah mezi buněčnou membránou a živou elektřinou?

Takže první polovina 20. století, 1936. V Anglii zoolog John Jung publikuje pitevní techniku nervové vlákno hlavonožec. Průměr vlákna dosáhl 1 mm. Takový „obří“ nerv viditelný okem si zachoval schopnost vést elektřinu i mimo tělo uvnitř mořskou vodou. Zde je samotný „zlatý klíč“, kterým se otevřou dveře do tajů živé elektřiny. Uplynuly pouhé tři roky a Jungovi spoluobčané – profesor Andrew Huxley a jeho žák Alan Hodgkin, vyzbrojení elektrodami, na tomto nervu uspořádali sérii experimentů, jejichž výsledky obrátily světonázor vzhůru nohama a „rozsvítily zelenou“ na cestě k elektrofyziologii.

Výchozím bodem v těchto studiích byla Galvaniho kniha, konkrétně jeho popis proudu poškození: pokud je sval přeříznut, pak se z něj „vylije“ elektrický proud, který stimuluje jeho kontrakci. Aby mohl Huxley zopakovat tyto experimenty na nervu, prorazil membránu nervové buňky dvěma elektrodami tenkými jako vlasy, čímž je umístil do jejího obsahu (cytoplazmy). Ale tady je to selhání! Nepodařilo se mu zaregistrovat elektrické signály. Potom vyndal elektrody a umístil je na povrch nervu. Výsledky byly smutné: absolutně nic. Zdálo se, že se štěstí obrátilo k vědcům zády. Zbývala poslední možnost - umístit jednu elektrodu dovnitř nervu a druhou ponechat na jeho povrchu. A je to tady, šťastná přestávka! Již po 0,0003 sekundy byl registrován elektrický impuls z živé buňky. Bylo zřejmé, že v takové chvíli ten impuls nemůže znovu nastat. To znamenalo jediné: náboj se soustředí na klidovou neporušenou buňku.

V následujících letech byly podobné experimenty provedeny na bezpočtu dalších buněk. Ukázalo se, že všechny články jsou nabité a že náboj membrány je základním atributem její životnosti. Dokud je buňka naživu, má náboj. Stále však nebylo jasné, jak se článek nabíjí? Dlouho před Huxleyho experimenty vydal ruský fyziolog N. A. Bernshtein (1896–1966) svou knihu Elektrobiologie (1912). V něm jako věštec teoreticky odhalil hlavní tajemství živé elektřiny – biochemické mechanismy náboje buňky. Překvapivě o několik let později byla tato hypotéza brilantně potvrzena v Huxleyho experimentech, za které byl oceněn Nobelovou cenou. Jaké jsou tedy tyto mechanismy?

Jak víte, všechno důmyslné je jednoduché. Tak to dopadlo i v tomto případě. Naše tělo se skládá ze 70 % z vody, nebo spíše z roztoku solí a bílkovin. Pokud se podíváte dovnitř buňky, ukáže se, že její obsah je přesycený ionty K + (je jich v nich asi 50x více než venku). Mezi buňkami, v mezibuněčném prostoru, převažují ionty Na + (je jich zde asi 20x více než v buňce). Taková nerovnováha je aktivně udržována membránou, která, stejně jako dopravní kontrolor, umožňuje některým iontům projít svými „bránami“ a jiné nepropustí.

Membrána, stejně jako sušenkový koláč, se skládá ze dvou volných vrstev komplexních tuků (fosfolipidů), jejichž tloušťka je prostoupena jako kuličky proteiny, které plní širokou škálu funkcí, zejména mohou sloužit jako jakési „brány“ nebo kanály. Uvnitř takových proteinů jsou otvory, které se mohou otevírat a zavírat pomocí speciálních mechanismů. Každý typ iontu má své vlastní kanály. Například pohyb K + iontů je možný pouze přes K + kanály a Na + - přes Na + kanály.

Když je buňka v klidu, svítí zelené světlo pro ionty K + a ty volně opouštějí buňku svými kanály a míří tam, kde je jich málo, aby vyrovnaly svou koncentraci. Pamatujete si své školní zkušenosti s fyzikou? Pokud vezmete sklenici vody a kápnete do ní zředěný manganistan draselný (manganistan draselný), po chvíli molekuly barviva rovnoměrně vyplní celý objem sklenice a vodu zbarví do růžova. Klasický příklad difúze. Podobně se to děje s ionty K +, kterých je v buňce dostatek a vždy mají volný výstup přes membránu. Ionty stejné Na + jako člověk non grata, nemají privilegia z membrány klidové buňky. V tuto chvíli je pro ně membrána jako nedobytná pevnost, proniknout přes ni je téměř nemožné, protože všechny Na + kanály jsou uzavřeny.

Ale co s tím má společného elektřina, říkáte? Jde o to, že, jak je uvedeno výše, naše tělo se skládá z rozpuštěných solí a bílkovin. V tomto případě mluvíme o solích. Co je rozpuštěná sůl? Je to duet vzájemně propojených kladných kationtů a záporných aniontů kyselin. Například roztok chloridu draselného je K + a Cl - atd. Mimochodem, fyziologický roztok, který je široce používán v lékařství pro intravenózní infuze, je roztok chloridu sodného - NaCl ( stolní sůl) v koncentraci 0,9 %.

V přirozených podmínkách prostě žádné samotné ionty K + nebo Na + neexistují, vždy se nalézají s kyselými anionty - SO 4 2–, Cl –, PO 4 3– atd. a v normální podmínky membrána je nepropustná pro negativní částice. To znamená, že když se ionty K + pohybují svými kanály, anionty s nimi spojené, jako magnety, je následují, ale nemohou se dostat ven a hromadí se na vnitřním povrchu membrány. Protože mimo buňku, v mezibuněčném prostoru, převládají ionty Na +, tedy kladně nabité částice, plus do nich neustále prosakují ionty K +, přebytek kladného náboje se koncentruje na vnějším povrchu membrány a záporný na jejím vnitřním povrchu. Takže buňka v klidu "uměle" omezuje nerovnováhu dvou důležitých iontů - K + a Na +, díky čemuž je membrána polarizována kvůli rozdílu nábojů na obou jejích stranách. Náboj v klidu buňky se nazývá klidový membránový potenciál, který je přibližně -70 mV. Právě tuto velikost náboje poprvé zaznamenal Huxley na obřím nervu měkkýše.

Když se ukázalo, odkud se „elektřina“ v buňce v klidu bere, okamžitě vyvstala otázka: kam to jde, když buňka pracuje, například když se naše svaly stahují? Pravda ležela na povrchu. Stačilo se podívat dovnitř buňky v okamžiku jejího vybuzení. Když buňka zareaguje na vnější nebo vnitřní vlivy, v tu chvíli se jako na povel bleskově otevřou všechny Na + kanály a ionty Na + se jako sněhová koule vřítí do buňky ve zlomku vteřiny. Ionty Na + tedy během okamžiku ve stavu excitace buňky vyrovnají svou koncentraci na obou stranách membrány, ionty K + stále pomalu opouštějí buňku. Uvolňování iontů K + je tak pomalé, že když iont Na + konečně prorazí neproniknutelné stěny membrány, zbývá jich tam ještě docela dost. Nyní se uvnitř buňky, konkrétně na vnitřním povrchu membrány, soustředí přebytečný kladný náboj. Na jeho vnějším povrchu bude negativní náboj, protože stejně jako v případě K + se za Na + vrhne celá armáda negativních aniontů, pro které je membrána stále nepropustná. Tyto "úlomky" ze solí, držené na jeho vnějším povrchu elektrostatickými přitažlivými silami, zde vytvoří negativní elektrické pole. To znamená, že v okamžiku vybuzení článku budeme pozorovat přepólování náboje, tedy změnu jeho znaménka na opačný. To vysvětluje, proč se náboj mění z negativního na pozitivní, když je buňka vzrušená.

Je tu ještě jeden důležitý bod, kterou Galvani popsal ve starověku, ale nedokázal správně vysvětlit. Když si Galvani poškodil sval, stáhl se. Pak se mu zdálo, že jde o škodlivý proud a ze svalu se „vylil“. Do jisté míry byla jeho slova prorocká. Buňka ztrácí svůj náboj, když funguje. Náboj existuje pouze tehdy, když existuje rozdíl mezi koncentracemi iontů Na + /K +. Když je buňka excitována, počet iontů Na + na obou stranách membrány je stejný a K + má tendenci ke stejnému stavu. To je důvod, proč, když je článek buzen, náboj klesá a stává se rovným +40 mV.

Když byla vyřešena hádanka „excitace“, nevyhnutelně vyvstala další otázka: jak se buňka vrátí do normálu? Jak na něm opět vzniká náboj? Koneckonců neumře poté, co pracovala. Po několika letech byl tento mechanismus skutečně nalezen. Ukázalo se, že jde o protein zabudovaný do membrány, ale byl to neobvyklý protein. Na jedné straně to vypadalo stejně jako proteinové kanály. A na druhou stranu, na rozdíl od svých protějšků si tento protein „bral hodně za svou práci“, totiž energii, která je pro buňku tak cenná. Navíc energie vhodná pro jeho práci musí být speciální, ve formě molekul ATP (kyselina adenosintrifosforečná). Tyto molekuly jsou speciálně syntetizovány na „energetických stanicích“ buňky – mitochondriích, jsou tam pečlivě uloženy a v případě potřeby pomocí speciálních nosičů dopraveny na místo určení. Energie z těchto „hlavic“ se při jejich rozpadu uvolňuje a využívá se pro různé potřeby buňky. Konkrétně v našem případě je tato energie potřebná pro práci proteinu zvaného Na/K-ATPáza, jehož hlavní funkcí je jako raketoplán transportovat Na + ven z buňky a K + - v opačném směru.

Proto, abyste obnovili ztracenou sílu, musíte pracovat. Přemýšlejte o tom, je zde skutečný paradox. Když buňka pracuje, probíhá tento proces pasivně na úrovni buněčné membrány a k odpočinku potřebuje energii.

Jak mezi sebou nervy "mluví".

Pokud píchnete do prstu, ruka se okamžitě stáhne zpět. Čili mechanickým působením na kožní receptory se vzruch, který vznikl v daném lokálním bodě, dostane do mozku a vrátí se zpět do periferie, abychom mohli adekvátně reagovat na situaci. Jde o příklad vrozené reakce, popř nepodmíněné reflexy, které zahrnují mnoho obranných reakcí, jako je mrkání, kašlání, kýchání, škrábání atd.

Jak se může excitace, která vznikla na membráně jedné buňky, pohybovat dál? Než si na tuto otázku odpovíme, seznamme se se stavbou nervové buňky – neuronu, jehož smyslem „života“ je vedení vzruchu nebo nervových vzruchů.

Neuron, stejně jako létající kometa, se tedy skládá z těla nervové buňky, kolem kterého je umístěno mnoho malých procesů - dendritů a dlouhého "ocasu" - axonu, jako halo. Právě tyto procesy slouží jako jakési dráty, kterými protéká „živý proud“. Protože tohle všechno složitá struktura je jediná buňka, pak procesy neuronu mají stejnou sadu iontů jako jeho tělo. Jaký je proces excitace lokální části neuronu? Jedná se o druh narušení „klidu“ jeho vnějšího a vnitřního prostředí, které se projevuje ve formě řízeného pohybu iontů. Vzrušení, které vzniklo v místě, kde podnět dopadl, se pak šíří po řetězci podle stejných principů jako v této oblasti. Teprve nyní nebude dráždit pro sousední oblasti vnější podnět, ale vnitřní procesy způsobené toky iontů Na + a K + a změnou náboje membrány. Tento proces je podobný tomu, jak se vlny šíří z oblázku hozeného do vody. Stejně jako v případě oblázku se bioproudy šíří podél membrány nervových vláken v kruhových vlnách a způsobují excitaci stále vzdálenějších oblastí.

V experimentu se buzení z lokálního bodu šíří dále v obou směrech. V reálných podmínkách se vedení nervových vzruchů provádí jednosměrně. To je způsobeno tím, že oblast, která fungovala, potřebuje odpočívat. A zbytek nervové buňky, jak již víme, je aktivní a je spojen s náklady na energii. Excitace článku je „ztráta“ jeho náboje. Proto, jakmile buňka funguje, její schopnost excitace prudce klesá. Toto období se nazývá refrakterní, z francouzského slova refrakterní- imunní. Taková imunita může být absolutní (bezprostředně po excitaci) nebo relativní (jak se obnovuje membránový náboj), kdy je možné vyvolat odezvu, ale nadměrně silnými podněty.

Pokud si položíte otázku – jakou barvu má náš mozek, pak se ukazuje, že jeho drtivou většinu až na výjimky tvoří šedo-bílé tóny. Těla a krátké výběžky nervových buněk jsou šedé, dlouhé výběžky bílé. Jsou bílé, protože je na nich dodatečná izolace v podobě „tukových“ nebo myelinových polštářků. Odkud tyto polštáře pocházejí? Kolem neuronu jsou speciální buňky pojmenované po německém neurofyziologovi, který je poprvé popsal – Schwannovy buňky. Stejně jako chůvy pomáhají neuronu růst a zejména vylučují myelin, což je druh „tuku“ nebo lipidu, který pečlivě obaluje oblasti rostoucího neuronu. Takové oblečení však nepokrývá celý povrch dlouhého procesu, ale oddělené oblasti, mezi kterými zůstává axon nahý. Holá místa se nazývají odposlechy Ranviera.

Je to zajímavé, ale rychlost vedení vzruchu závisí na tom, jak je nervový proces „oblečen“. Není těžké uhodnout, že existuje speciální „oděvní uniforma“, aby se zvýšila účinnost průchodu bioproudů podél nervu. Pokud se v šedých dendritech excitace pohybuje jako želva (od 0,5 do 3 m / s), sekvenčně, aniž by chyběla jediná sekce, pak v bílém axonu nervové impulsy skákají podél „holých“ oblastí Ranviera, což výrazně zvyšuje rychlost jejich vedení až na 120 m / s. Takto rychlé nervy inervují především svaly a poskytují tělu ochranu. Vnitřní orgány takovou rychlost nepotřebují. Močový měchýř se například může dlouho natahovat a vysílat impulzy o svém přetečení, přičemž ruka se musí okamžitě od ohně odtáhnout, jinak hrozí poškozením.

Mozek dospělého člověka váží v průměru 1300 g. Tato hmota je 10 10 nervových buněk. Takový obrovský počet neuronů! Jakými mechanismy se excitace z jedné buňky dostává do druhé?

Rozluštění záhady komunikace v nervovém systému má svou historii. V polovině 19. století dostal francouzský fyziolog Claude Bernard z Jižní Ameriky cenný balíček s jedem kurare, přesně tím, kterým indiáni mazali hroty šípů. Vědec rád studoval účinky jedů na tělo. Vědělo se, že zvíře zasažené takovým jedem zemře udušením v důsledku ochrnutí dýchacích svalů, ale nikdo přesně nevěděl, jak bleskojedník funguje. Aby to Bernard pochopil, provedl jednoduchý experiment. Rozpustil jed v Petriho misce, umístil tam sval s nervem a viděl, že pokud je do jedu ponořen pouze nerv, sval zůstává zdravý a může stále pracovat. Pokud je jedem otráven pouze sval, pak je v tomto případě zachována jeho schopnost kontrahovat. A teprve když byla oblast mezi nervem a svalem umístěna do jedu, bylo možné pozorovat typický obraz otravy: sval se stal neschopným kontrahovat ani při velmi silných elektrických vlivech. Ukázalo se, že mezi nervem a svalem je „mezera“, na kterou jed působí.

Ukázalo se, že takové „zlomy“ lze nalézt kdekoli v těle, všechny nervová síť jimi doslova naplněné. Byly nalezeny další látky, například nikotin, který selektivně působil na tajemná místa mezi nervem a svalem a způsobil jeho kontrakci. Nejprve se těmto neviditelným spojením říkalo myoneurální spojení a později jim anglický neurofyziolog Charles Sherrington dal název synapse, od r. latinské slovo synapsi spojení, spojení. Přítrž tomuto příběhu však učinil rakouský farmakolog Otto Levi, kterému se podařilo najít prostředníka mezi nervem a svalem. Říkají, že se mu ve snu zdálo, že se z nervu „vylila“ určitá látka a přiměla svaly pracovat. Druhý den ráno se pevně rozhodl: právě tuto látku je třeba hledat. A on to našel! Všechno se ukázalo být docela jednoduché. Levi vzal dvě srdce a vybral největší nerv na jednom z nich - nervus vagus. Předem předvídal, že by z něj mělo něco vyčnívat, spojil tyto dva „svalové motory“ systémem trubic a začal dráždit nerv. Levi věděl, že když byl podrážděný, zastavilo se mu srdce. Zastavilo se však nejen srdce, na které podrážděný nerv působil, ale i druhé, s ním spojené roztokem. O něco později se Levymu podařilo izolovat tuto látku v čisté formě, která se nazývala "acetylcholin". Byly tak nalezeny nezvratné důkazy o přítomnosti prostředníka v „rozhovoru“ mezi nervem a svalem. Tento objev byl oceněn Nobelovou cenou.

A pak už šlo všechno mnohem rychleji. Ukázalo se, že princip komunikace mezi nervy a svaly, který objevil Levi, je univerzální. Pomocí takového systému spolu komunikují nejen nervy a svaly, ale i samotné nervy. Avšak i přes to, že princip takové komunikace je jeden, zprostředkovatelé, nebo, jak se později začalo označovat, zprostředkovatelé (z latinského slova prostředník- zprostředkovatel), mohou být různé. Každý nerv má svůj vlastní, jako průchod. Tento vzorec založil anglický farmakolog Henry Dale, za což mu byla také udělena Nobelova cena. Takže jazyk neurální komunikace se vyjasnil, zbývalo jen vidět, jak tento design vypadá.

Jak funguje synapse

Podíváme-li se na neuron elektronovým mikroskopem, uvidíme, že je jako vánoční stromek celý ověšený jakýmisi knoflíky. Jen na jednom neuronu může být takových „tlačítek“ nebo, jak správně tušíte, synapsí až 10 000. Pojďme se na jedno z nich podívat blíže. co uvidíme? Na koncovém úseku neuronu se dlouhý proces zahušťuje, takže nám připadá ve formě tlačítka. V tomto ztluštění se axon ztenčuje a ztrácí své bílé roucho v podobě myelinu. Uvnitř "tlačítka" je obrovské množství bublin naplněných nějakou hmotou. V roce 1954 George Palade uhodl, že nejde o nic jiného než o úložiště pro mediátory (o 20 let později za tento odhad dostal Nobelovu cenu). Když vzruch dosáhne konečné stanice dlouhého procesu, neurotransmitery se uvolní ze svého uvěznění. K tomu slouží ionty Ca 2+. Pohybují se směrem k membráně, splývají s ní, pak prasknou (exocytóza) a mediátor pod tlakem vstupuje do prostoru mezi oběma nervové buňky které se říká synaptická štěrbina. Je zanedbatelný, takže molekuly mediátoru rychle vstupují do membrány sousedního neuronu, na kterém jsou zase speciální antény neboli receptory (z latinského slova recipio - vzít, vzít), zachycující mediátor. To se děje podle principu "klíč k zámku" - geometrický tvar receptor plně odpovídá formě mediátoru. Po výměně „podání ruky“ jsou prostředník a receptor nuceni se rozdělit. Jejich setkání je velmi krátké a pro zprostředkovatele poslední. Pouhý zlomek vteřiny stačí k tomu, aby mediátor zahájil excitaci na sousedním neuronu, poté je pomocí speciálních mechanismů zničen. A pak se tento příběh bude znovu a znovu opakovat, a tak poběží do nekonečna živá elektřina po "nervových drátech", skrývá před námi mnohá tajemství a tím nás přitahuje svou tajemností.

Je nutné mluvit o významu objevů v oblasti elektrofyziologie? Stačí říct, že sedm Nobelovy ceny. Dnes je na těchto zásadních objevech postaven lví podíl farmaceutického průmyslu. Například teď jít k zubaři tak není hrozná zkouška. Jedna injekce lidokainových a Na+ kanálků v místě vpichu bude dočasně zablokována. A už nebudete cítit bolestivé procedury. Bolí vás žaludek, lékař vám předepíše léky (no-shpa, papaverin, platyphyllin atd.), které jsou založeny na blokádě receptorů, aby se s nimi nemohl kontaktovat mediátor acetylcholin, který spouští mnoho procesů v trávicím traktu atd. V poslední době se aktivně vyvíjí řada centrálně působících farmakologických léků, zaměřených na zlepšení paměti, řečových funkcí a duševní činnosti.