Seminar: Hiện tượng phát điện ở cơ thể sống

Seminar: Hiện tượng phát điện ở cơ thể sống gồm phần mở đầu và trình bày một số hiện tượng phát điện ở cơ thể sống của vi sinh vật, thực vật, động vật và người. Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho bạn đọc nghiên cứu và học tập chuyên ngành Lý Sinh học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Seminar: Hiện tượng phát điện ở cơ thể sốngSeminarI. Mở đầuII. Một số hiện tượng phát điện ở cơ thể sống1. Vi sinh vật2. Thực vật3. Động vật4. NgườiI. MỞ ĐẦU Nhà vật lý Anh M. Faraday, người phát hiện vàứng dụng điện cảm ứng vào chữa bệnh đã có lầnnói: Cho dù điện vật lý có hấp dẫn bao nhiêuthì cũng chẳng thể nào đem so được với sứccuốn hút kỳ diệu của điện sinh học, của dòngđiện đang sống trong mỗi chúng ta.II Một số hiện tượng phát điện ở cơ thể sống 1. Vi sinh vật Quá trình phân rã các hợp chất hữu cơ trong tế bào vi sinh vật luôn đi kèm với sự phóng thích năng lượng điện tử. M.C.Porter (1911) Geobacter spNguyên tắc: Nguyên tắc chính của tế bào năng lượng vi sinhvật (microbial fuel cells) là dòng electron đượcchuyển gián tiếp thông qua sự tương tác giữa sảnphẩm khử với điện cực dương. Sự tách biệt về mặtkhông gian của phản ứng nhận electron tạo rachênh lệch về suất điện động và xuất hiện dòngelectron chạy qua khi ta dùng dây dẫn nối 2 điệncực lại.Ngoài Geobacter sp, còn có một số loạivi khuẩn có tiềm năng này như vi khuẩnShewanella, Methanobacteria … vi khuẩn Shewanella Ứng dụng - Sản xuất điện từ các nguồn chất thải. - Xử lí nước và làm sạch môi trường. Tại Mỹ mỗi năm trung bình 33 tỷ gallon nước thải sinh hoạt phải xử lý sơ bộ trước khi đổ ra sông. Nếu chỉ tính riêng tiền điện thì mỗi năm Mỹ phải chi 25 tỷ USD cho quá trình vận hành hệ thống xử lý. Đó là chưa kể đến một lượng lớn hóa chất tiêu tốn và mới chỉ tính riêng Mỹ... Cả thế giới vừa phải đối phó với nguy cơ thiếu nước sạch, vừa phải giải quyết tình trạng lượng chất thải ngày một nhiều do sức ép dân số.2. Thực vật Dòng điện trong cơ thể thực vật rất yếu. Nhưngdòng điện yếu không có nghĩa là không có. Vậy điệntrong cây phát sinh như thế nào? Có rất nhiều nguyên nhân khiến cây sản sinh rađiện.Ví dụ: Quá trình hấp thụ khoáng KCl của cây đậutương. Các ion của KCl được hút vào rễ, Cl- từ rễ đượchút lên các tế bào ngọn, làm tăng số ion âm trên ngọn,trong khi đó, các ion dương của K+ lại tập trung ở đầurễ. Kết quả là xuất hiện một điện thế giữa ngọn và gốc. 3. Động vật 3.1 Cá chình điện (Electrophorus electricus)Cá chình điện có thân dàikhoảng 1.5-2m ở hai bênsóng lưng của cá chìnhđiện, có 2 nhà máy điện,mỗi nhà máy gồm 70cột điện đấu song song,mỗi cột là một chồnggồm 6.000 tế bào phát điệnđấu nối tiếp. Lúc gặp mồi hoặc kẻ thù, cá chình điện có thểphóng một loạt từ 10 đến 30 cú điện với điện thế lêntới 900V, mạnh có thể 1000 V, để quật ngã và làm têliệt đối thủ. Ngoài ra,cá chình điện còn có thể phát liên tụcnhững xung động điện với điện thế thấp để định hướngvà thăm dò môi trường trong những vùng nước đụchoặc tối. Electrophorus electricus Chúng ta có thể lập mô hình tính toán như sau :Suất điện động E của bộ pin gồm 5000 bản điện/dãy và140 dãy song song chính là suất điện động của mỗi dãy:E = 5000.0,15 = 750VĐiện trở của một dãy: Rd = 5000.0,25 = 1250(ohm)Điện trở nội của bộ pin E: 1/Rn = 140(1/Rd)Vậy Rn = Rd/140 = 1250/140 =8,92(ohm) Nếu xem điện trở của nước Rnước= 800ohm, khi đótheo định luật Ohm cường độ dòng điện cá chình phóngra sẽ là:I = E/(Rn + Rnước)=750/(8,92+800)= 0,936ADòng điện này rất nguy hiểm có thể làm tê liệt nhiềuđộng vật và người!Tại sao chính bản thân cáchình lại không bị nguy hiểmbởi dòng điện của nó?Với 140 dãy bản điện mắc song song, cường độdòng điện qua mỗi dãy sẽ là:Id = 0,936/140 = 0,0066A = 6,6mA Như vậy dòng phóng ra từ thân cá rất lớn nhưngkhi chạy trong thân cá chúng lại chia ra các dòngphân nhánh riêng biệt cho từng nhánh cơ. Cácdòng phần nhánh này chỉ 6,6mA, quá nhỏ nênkhông gây hại cho cá. Ở Nhật, ông Kazuhiko Minawa bỏ ra hơnmột tháng để thiết kế một hệ thống sử dụngđiện của cá chình thắp sáng một cây thônggiáng sinh. Bằng cách cho hai panô nhôm ở bên trong bểcá hoạt động như hai điện cực để thu hút điện.Dây điện nối với hai panô cung cấp điện chocác bóng đèn trên cây thông giáng sinh gần đó.3.2 Cá trê điện Dài gần 1m,được tìm thấy ởnhững vùng nướcngọt Châu Phi.Loài cá này gâynhững cú sốc điệnmạnh gần bằng cáchình điện.3.3 Cá đuối điện (torpedo ray) Có thân dẹp hình dĩa hoặc bầu dục, hai bên giữa đầu và vây ngực có cơ quan phát điện Cá có 90 cột điện đấu song song, mỗi cột gồm 400 tấm điện đấu nối tiếp. Torpedo ray Cá đuối phóng điện nhờ vào việc co cơđể sắp xếp lại các tấm pin trong người nó Tùy từng loại cáđuối điện khác nhaumà có thể phóng radòng điện tới 30A vàhiệu điện thế tới 1000V. Sự phóng điện nàygiống như phóng điệntừ sấm chớp. Sau đónó sẽ lại nạp điện từtừ. Dòng điện của các đuối ngư lôi có tác dụng chữa bệnhđau nhức đầu.3.4 Cá Nheo ĐiệnCá nheo điện còn gọi là cá mèo, gây mêhoặc giật chết con mồi, hoặc xua đuổi kẻ thùbằng cách phóng những luồng điện. Các cơquan sinh ra điện đều ...