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23 May 2013

生命的火花:人体中的电力
Frances Ashcroft
2012 Allen Lane / W W Norton£20.00 / $ 28.95HB 352PP

动画火花

向新创造的亚当延伸他的手的上帝的形象形成了锡斯汀教堂天花板的核心。这是一个熟悉的形象,当他们听到这句话时,可能会在许多人身上思考“the spark of life”. Yet Michelangelo’S壁画预示着对电力的严重研究,因此着名的伸出手指之间没有动画。在400中 自艺术品已完成以来,我们的电力看法发生了巨大的变化,从我们目前的Vantage点,我们知道它是至关重要的(字面意思!)到地球上每一个生活系统的运作。然而,这不是一些神秘和未知的生命力。相反,仔细和量化的研究是开放的,以及 生活的火花 是让我们参加令人兴奋的职责,这是生物电力在人体中的角色。

The book’Subress,Frances Ashcroft,是一所牛津大学,令人着迷于她在离子渠道上的工作–将离子(换句话说,电流)流动的显着分子在其他不透水的细胞膜中调节。作为牢房的守门人’S内部,离子通道调解“spark of life”以及他们的结构的故事,他们的功能和他们的故障的后果是她的书的统一主题。

开放章节提供了一代历史,电荷的发电和存储,以及18世纪各种新的和令人兴奋的电气“toys”用来诱导青蛙的收缩 ’腿并给出重新动画尸体的幻觉。随后的章节继续描述离子渠道和他们在神经系统,肌肉,心脏,感觉器官甚至我们的意识中发挥的角色。沿着,有些分流描述了某些物种如何使用其电动器官产生高电压,以及电力已经使用的方式既愈合并造成伤害人体。

本书旨在普遍读者,并以热闹,无障碍和吸引人的风格编写,有很多轶事,也可以在传达科学时招待读者。生活系统的大部分复杂性来自跨长度和时间尺度的相互作用,范围从微米和微秒到米和寿命,而阿什克罗夫特不会缩小处理这种复杂性。她而不是将所有生物电动现象减少到离子渠道的活动,而不是使用离子通道作为跳跃点来解释它们。

在生活系统和传统电路中的电力之间存在显着差异

一个例子是她对糖尿病的讨论,一种疾病,如许多影响整个人的疾病,由离子通道的异常行为导致。糖尿病是Ashcroft的重点’S科学兴趣,她生动地将她的兴奋与其发现的分子级解释相关:在一些人–归功于遗传突变–出生于糖尿病,离子通道故障可防止激素胰岛素的释放(所需调节血液中的葡萄糖水平)从胰腺中的细胞中。进一步探讨了来自分子到患者的空间鳞片的综合连杆,详细讨论了某些药物用于治疗糖尿病患者的某些药物的活跃机制。在侧面,各种类型的致命毒药也通过干扰离子通道操作来作用,并且通过周到和偶尔令人毛骨悚然的轶事来实现这本书。

这本书的另一个实力在于它的科学进程的清晰和鼓舞人心的叙述。脱颖而出的是罗布里奇生理学家Alan Hodgkin大学和安德鲁·赫ux在图中沿着神经纤维行驶的机制,诺贝尔奖得胜利大学所作的持续努力故事。尽管他们的实验难以困难,但第二次世界大战的中断和来自大西洋的竞争,最终结果不仅是对神经冲动的机制解释,而且是一个阐明它的数学模型。

物理学家将发现这种材料的兴趣。当然,生活系统根据物理法律运作,原则上是可以进行系统和定量描述的。在神经和肌肉细胞中,细胞膜的电位差异在100左右 MV。鉴于细胞膜约为10 NM厚,离子通道操作的电场是巨大的;几乎不令人惊讶地令人惊讶的是,通过膜电压调节导致离子通道孔隙和关闭的分子结构的变化。在心脏中,电池连接,使得电脉冲从一个电池迅速传导到其邻居,使电力能够引发和同步收缩。在大脑中,这些连接当然是更复杂的。

然而,有些陷阱用于粗心的物理学家读者。早期,Ashcroft在指出生活系统和传统电路中的电力之间存在显着差异时,就会产生重要观点。例如,在人体中,它是离子而不是携带电流的电子,并且这些离子在溶液中和跨越膜而不是通过线和其他部件。这具有不仅仅是微不足道的重要性,因为膜的电导不仅可以取决于离子通道’执行,但也对离子通道的能力区分离子物质和细胞内外离子浓度的能力。对于许多跨学科科学家来说,生物的复杂性和复杂性正是让他们如此吸引人的原因,而这本书是一种希望在水中倾斜脚趾的良好方法。

这是一个受欢迎的科学书籍,所以它的覆盖范围是广泛的而不是深处。 生活的火花 没有讲述人体的整个电力故事;例如,没有方程。然而,从生理学家的角度来看,它确实提供了一种极好的介绍和娱乐介绍该地区,并为越来越多的物理学家们提供了有价值的背景阅读,他们正在为生活物理学兴趣。

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