В таинственных и мутных водах Амазонки скрывается множество опасностей. Одну из них представляет электрический угорь (лат. Electrophorus electricus ) - единственный представитель отряда электрических угрей. Он водится на северо-востоке Южной Америки и встречается в небольших притоках среднего, а также нижнего течения мощной реки Амазонки.

Средняя длина взрослого электрического угря метр-полтора, хотя иногда встречаются и трехметровые экземпляры. Весит такая рыбка порядка 40 кг. Тело у нее удлиненное и немного сплющенное с боков. Собственно, на рыбу этот угорь не очень-то и похож: чешуи нет, из плавников только хвостовой да грудные, и плюс ко всему дышит он атмосферным воздухом.

Дело в том, что притоки, где обитает электрический угорь, слишком мелкие и мутные, а вода в них практически лишена кислорода. Поэтому природа наградила животное уникальными сосудистыми тканями в ротовой полости, с помощью которых угорь усваивает кислород прямо из наружного воздуха. Правда для этого ему приходится каждые 15 минут подниматься на поверхность. Зато если угорь вдруг окажется вне воды, он сможет прожить несколько часов, при условии, что его тело и рот не пересохнут.

Окрас у электрического угля оливково-коричневый, что позволяет ему оставаться незамеченным для потенциальной добычи. Только горло и нижняя часть головы ярко-оранжевые, но вряд ли это обстоятельство поможет несчастным жертвам электрического угря. Стоит ему содрогнуться всем своим скользким телом, как образуется разряд, напряжением до 650В (в основном 300-350В), который моментально убивает всю находящуюся поблизости мелкую рыбешку. Добыча падает на дно, а хищник подбирает ее, заглатывает целиком и умащивается неподалеку, чтобы немного отдохнуть.

Интересно, как же ему удается сгенерировать такой мощный разряд? Просто все его тело покрывают специальные органы, которые состоят из особых клеток. Эти клетки последовательно соединены между собой при помощи нервных каналов. В передней части тела «плюс», в задней «минус». Слабое электричество образуется в самом начале и, проходя последовательно от органа к органу, оно набирает силу, чтобы ударить как можно более эффективно.

Сам электрический угорь считает, что наделен надежной защитой, поэтому не спешит сдаваться даже более крупному противнику. Бывали случаи, когда угри не пасовали даже перед крокодилами, а уж людям и вовсе стоит избегать встреч с ними. Конечно, вряд ли разряд убьет взрослого человека, однако ощущения от него будут более чем неприятные. К тому же есть риск потери сознания, а если при этом находиться в воде, можно запросто утонуть.

Электрический угорь весьма агрессивен, нападает он сразу и не собирается никого предупреждать о своих намерениях. Безопасное расстояние от метрового угря составляет не меньше трех метров - этого должно хватить, чтобы избежать опасного тока.

Кроме основных органов, вырабатывающих электричество, есть у угря и еще один, при помощи которого он разведывает окружающую обстановку. Этот своеобразный локатор испускает низкочастотные волны, которые, возвращаясь, оповещают своего хозяина о находящихся впереди преградах или наличии подходящей живности.

17 августа 2016 в 21:31

Физика в мире животных: электрический угорь и его «энергостанция»

• Научно-популярное ,
• Биотехнологии ,
• Физика ,
• Экология

Электрический угорь (Источник: youtube)

Рыба вида электрический угорь (Electrophorus electricus) - единственный представитель рода электрических угрей (Electrophorus). Встречается он в ряде приток среднего и нижнего течения Амазонки. Размер тела рыбы достигает 2,5 метра в длину, а вес - 20 кг. Питается электрический угорь рыбой, земноводными, если повезет - птицами или мелкими млекопитающими. Ученые изучают электрического угря десятки (если не сотни) лет, но только сейчас начали проясняться некоторые особенности строения его тела и ряда органов.

Причем способность вырабатывать электричество - не единственная необычная черта электрического угря. К примеру, дышит он атмосферным воздухом. Это возможно благодаря большому количеству особого вида ткани ротовой полости, пронизанной кровеносными сосудами. Для дыхания угрю нужно каждые 15 минут всплывать к поверхности. Из воды кислород брать он не может, поскольку обитает он в очень мутных и мелких водоемах, где очень мало кислорода. Но, конечно, главная отличительная черта электрического угря - это его электрические органы.

Они играют роль не только оружия для оглушения или убийства его жертв, которыми угорь питается. Разряд, генерируемый электрическими органами рыбы, может быть и слабым, до 10 В. Такие разряды угорь генерирует для электролокации. Дело в том, что у рыбы есть специальные «электрорецепторы», которые позволяют определять искажения электрического поля, вызываемые его собственным телом. Электролокация помогает угрю находить путь в мутной воде и находить спрятавшихся жертв. Угорь может дать сильный разряд электричества, и в это время затаившаяся рыба или земноводное начинает хаотично дергаться из-за судорог. Эти колебания хищник без труда обнаруживает и съедает жертву. Таким образом, эта рыба является одновременно и электрорецептивной и электрогенной.

Интересно, что разряды различной силы угорь генерирует при помощи электрических органов трех типов. Они занимают примерно 4/5 длины рыбы. Высокое напряжение вырабатывают органы Хантера и Мена, а небольшие токи для навигационных целей и коммуникационных целей генерирует орган Сакса. Главный орган и орган Хантера размещаются в нижней части тела угря, орган Сакса - в хвосте. Угри «общаются» между собой при помощи электрических сигналов на расстоянии до семи метров. Определенной серией электрических разрядов они могут привлекать к себе других особей своего вида.

Как электрический угорь генерирует электрический разряд?

Угри этого вида, как и ряд других «электрифицированных» рыб воспроизводят электричество тем же образом, что и нервы с мышцами в организмах других животных, только для этого используются электроциты - специализированные клетки. Задача выполняется при помощи фермента Na-K-АТФазы (кстати, этот же фермент очень важен и для (лат. Nautilus)). Благодаря ферменту образуется ионный насос, выкачивающий из клетки ионы натрия, и закачивающий ионы калия. Калий выводится из клеток благодаря специальным белкам, входящих в состав мембраны. Они образуют своеобразный «калиевый канал», через который и выводятся ионы калия. Внутри клетки скапливаются положительно заряженные ионы, снаружи - отрицательно заряженные. Возникает электрический градиент .

Разница потенциалов в результате достигает 70 мВ. В мембране той же клетки электрического органа угря есть и натриевые каналы, через которые ионы натрия могут снова попасть в клетку. В обычных условиях за 1 секунду насос выводит из клетки около 200 ионов натрия и одновременно переносит в клетку приблизительно 130 ионов калия. На квадратном микрометре мембраны может разместиться 100- 200 таких насосов. Обычно эти каналы закрыты, но в случае необходимости они открываются. Если это произошло, градиент химического потенциала приводит к тому, что ионы натрия снова поступают в клетки. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 мВ, и клетка дает разряд в 130 мВ. Продолжительность процесса - всего 1 мс. Электрические клетки соединяются между собой нервными волокнами, соединение - последовательное. Электроциты составляют своеобразные столбики, которые соединяются уже параллельно. Общее напряжение генерируемого электрического сигнала достигает 650 В, сила тока - 1А. По некоторым данным, напряжение может достигать даже 1000 В, а сила тока - 2А.

Электроциты (электрические клетки) угря под микроскопом

После разряда снова действует ионный насос, и электрические органы угря заряжаются. По мнению некоторых ученых, насчитывается 7 типов ионных каналов мембраны клеток электроцитов. Расположение этих каналов и чередование типов каналов влияет на скорость производства электричества.

Разряд электрической батареи

По результатам исследования Кеннета Катания (Kenneth Catania) из Университета Вандербильта (США), угорь может использовать три типа разряда своего электрического органа. Первый, как и упоминалось выше - это серия низковольтных импульсов, которые служат для коммуникации и навигационных целей.

Второй - последовательность из 2-3 высоковольтных импульсов продолжительностью несколько миллисекунд. Этот способ используется угрем при охоте на спрятавшуюся и затаившуюся жертву. Как только дано 2-3 разряда высокого напряжения, мышцы затаившейся жертвы начинают сокращаться, и угорь может без труда обнаружить потенциальную еду.

Третий способ - ряд высоковольтных высокочастотных разрядов. Третий способ угорь использует при охоте, выдавая за секунду до 400 импульсов. Этот способ парализует практически любое животное небольшого и среднего размера (даже человека) на расстоянии до 3 метров.

Кто еще способен вырабатывать электрический ток?

Из рыб на это способны около 250 видов. У большинства электричество - лишь средство навигации, как, например, в случае слоника нильского (Gnathonemus petersii).

Но электрический разряд чувствительной силы способны генерировать немногие рыбы. Это электрические скаты (ряд видов), электрический сом и некоторые другие.

Электрический сом (

Электрический угорь (лат. Electrophorus electricus) это одна из немногих рыб, которая развила способность вырабатывать электричество позволяющее не только помогать в ориентации, но и убивать.
У многих рыб, есть особые органы, которые вырабатывают слабое электрическое поле, для навигации и поиска пищи (например, рыба-слон). Но далеко не у каждой есть возможность поражать этим электричеством своих жертв, как это делает электрический угорь!

Для биологов амазонский электрический угорь составляет загадку. В нем сочетаются разнообразные характеристики, принадлежащие зачастую разным рыбам. Как и многим угрям, ему требуется для жизни дышать атмосферным кислородом. Большую часто времени он проводит на дне, но каждые 10 минут поднимается чтобы заглотнуть кислорода, таким образом, он получает более 80% необходимого ему кислорода.
Несмотря на свою форму, типичную для угрей, электрический скорее ближе к рыбе-нож, которая обитает в Южной Африке.

Уровень электрического тока, который может вырабатывать угорь, гораздо выше чем у других рыб его семейства. Вырабатывает он его с помощью очень большого органа, состоящего из тысяч элементов производящих электричество. По сути, 80% его тела покрыто такими элементами. Когда он отдыхает, то разряда нет, но когда активен вокруг него вырабатывается электрическое поле. Обычная его частота 50 килогерц, но он способен генерировать до 600 вольт. Этого достаточно чтобы парализовать большинство рыб, и даже животное размером с лошадь, так же опасен он и для человека, особенно жителей прибрежных деревень.

Это электрическое поле ему необходимо для ориентации в пространстве и охоты, кончено же еще для самозащиты. Также есть мнение, что с помощью электрического поля самцы отыскивают самок.
Два электрических угря в одном аквариуме обычно не уживаются, они начинают кусать друг друга и бить током. В связи с этим, и его способом охотится, содержат в аквариуме как правило, лишь одного электрического угря.

Видео — электрический угорь убивает крокодила:

Впервые южноамериканский электрический угорь был описан в 1766 году. Это очень распространенная пресноводная рыба, которая обитает в Южной Америке по всей длине реки Амазонки и Ориноко. Среда обитания в местах с теплой, но мутной водой — притоках, ручьях, прудах, даже болотах. Места с низким содержанием кислорода в воде электрического угря не пугают, так как он способен дышать атмосферным кислородом, за которым поднимается к поверхности каждые 10 минут. Это ночной хищник, у которого очень слабое зрение и он больше полагается на свое электрическое поле, которое использует для ориентации в пространстве. Кроме того, с его помощью он находит и парализует добычу.

Молодь электрического угря питается насекомыми, но половозрелые особи едят рыбу, амфибий, птиц, и даже мелких млекопитающих, которые забрели в водоем. Жизнь им облегчает еще и то, что в природе они почти не имеют естественных хищников. Удар током электрического угря в 600 вольт, способен не только убить крокодила, но даже лошадь.

Описание

Тело вытянутое, цилиндрической формы. Это очень большая рыба, в природе угри могут вырастать в длину до 250 см и весить более 20 кг. В аквариуме они обычно меньше, порядка 125-150 см. При этом жить могут около 15 лет. Генерирует разряд напряжением до 1300 В и силой тока до 1 A.

У угря нет спинного плавника, вместо него есть очень длинный анальный, который он использует для плавания. Голова приплюснута, с большим ртом квадратной формы. Цвет тела в основном темно-серый с оранжевым горлом. Молодь оливково-коричневая с желтыми пятнами.

Сложность в содержании

Содержать электрического угря несложно, при условии, что вы сможете предоставить ему просторны1 аквариум и оплатить его кормление. Как правило, он достаточно неприхотлив, обладает хорошим аппетитом и ест практически все виды белковых кормов. Как уже говорилось, он может вырабатывать ток до 600 вольт, так что содержать его нужно лишь опытным аквариумистам. Чаще всего его содержат либо очень увлеченные любители, либо в зоопарках и на выставках.

Кормление

Электрический угорь хищник, он есть все что может проглотить. В природе это как правило рыба, земноводные, мелкие млекопитающие. Молодь ест насекомых, но взрослые рыбы предпочитают рыбу. Поначалу их нужно кормить живой рыбой, но они способны есть и белковые корма типа филе рыб, креветок, мяса мидий и т.д.

Они быстро понимают когда их будут кормить и поднимаются к поверхности что бы выпросить корм. Никогда не трогайте их руками, это может привести к сильнейшему удару током!

Электрический угорь ест золотых рыбок:

Электрический угорь это очень большая рыба, которая проводит большую часть времени на дне аквариума. Для него необходим объем от 800 литров и более, чтобы он мог свободно передвигаться и разворачиваться. Помните, что даже в неволе угри вырастают более 1.5 метров!

Молодь растет быстро и постепенно требует все большего объема. Будьте готовы что аквариум понадобиться уже от 1500 литров, а для содержания пары еще больше. Из-за этого, электрический угорь не очень популярен и содержится в основном в зоопарках. И да, он еще током бьет, запросто может отравить неосторожного хозяина в лучший мир.

Для этой массивной рыбы, которая оставляет много отходов нужен очень мощный фильтр. Лучше внешний, так как рыба легко разбивает все что находиться внутри аквариума.

Так как он практически слепой, то яркий свет не любит, но любит полумрак и множество укрытий. Температура для содержания 25-28С, жесткость 1 — 12 dGH, ph: 6.0-8.5 .

Совместимость с другими рыбами

Электрический угорь не агрессивен, но из-за методов с помощью которых он охотится, подходит только для одиночного содержания. Также не рекомендуется содержать их парой, так как они могут драться.

Половые различия

Половозрелые самки крупнее чем самцы.

Разведение

В неволе не размножается. У электрического угря очень интересный способ размножения. Самец строит гнездо из слюны, во время сухого сезона, а самка откладывает в него икру. Икры много, тысячи икринок. Но, первые мальки, которые появляются, начинают поедать эту икру.

Авг 27, 2014 admin

Угорь электрический (лат. Electrophorus electricus) принадлежит к отряду Гимнотообразных (Gymnotiformes). Он не приходится родственником обыкновенных угрей и является самой опасной из всех рыб, которые способны вырабатывать электричество.

Его высоковольтный разряд может вызвать у человека шок. Взрослая особь выдает ток напряжением до 800 В. Отрицательный заряд находится в ее хвосте. Напряжение произведенного тока прямо пропорционально ее длине.

Один угорь может вырабатывать столько электроэнергии, что хватит на освещение дома. Электрические органы представляют собой 10 тысяч тонких пластинок. Они образовались из претерпевших изменения мышц брюшной полости. Большая часть веса приходится на эти органы.

Поведение

Электрический угорь относится к числу самых крупных рыб, обитающих на территории Южной Америки. Он предпочитает пресные и теплые водоемы с небольшим течением. Часто его можно наблюдать на Амазонке или Ориноко. Он может поселиться в речных долинах, затопленных водой и в заболоченных низинах тропических лесов.

Проживая в заиленных водоемах с малым количеством кислорода в воде, рыба вынуждена регулярно подниматься на поверхность, чтобы немного подышать. Способность дышать кислородом помогает ей в течение нескольких часов пребывать на суше при условии, что ее тело и ротовая полость будут влажными.

Угорь ведет уединенный образ жизни. Основную часть своего времени он проводит на дне реки или озера, спрятавшись среди водорослей и коряг. Периодически поднимается наверх, чтобы пополнить запасы свежего воздуха. У него отсутствуют легкие. Ротовая полость обильно покрыта специальными сосудами, которые способны поглощать кислород.

Рыба вынуждена каждые 10 минут подниматься на поверхность за порцией кислорода. Зрение она имеет очень плохое и совсем не использует его для ориентации. Анальный плавник тянется от брюха до хвоста. С его помощью она может плавать как вперед, так и назад.

Спрятавшись среди растений, угорь периодически сканирует электричеством окружающее его пространство.

Таким образом он может найти даже неподвижную жертву. Его кожа обильно снабжена рецепторами, которые могут уловить незначительные импульсы электрического тока, создаваемого другими животными.

Затаившись в засаде, охотник поджидает свою добычу, а потом парализует ее разрядом. Имея слабые зубы, он полностью заглатывает свою жертву.

Между собой угри общаются слабыми разрядами. Доминирующий самец производит громкие и частые сигналы, а самки применяют короткие и более длинные.

Размножение

Биологами не обнаружено признаков отличия полов у электрических угрей. Иногда взрослые особи на некоторое время покидают постоянные места проживания. Никто не смог наблюдать место нереста представителей этого вида, и по сей день эта информация остается неизвестной. Предполагают, что они при помощи электрических разрядов распознают пол партнера и его половую зрелость.

Очевидно угри мечут икру, хотя этого никто еще не обнаружил. Через небольшой промежуток времени взрослые особи возвращаются обратно в окружении молодого потомства.

Длина молоди достигает 10 см. Они окрашены в светло-коричневый свет с мраморным рисунком. На первых порах молодые угри находятся под покровительством старших товарищей, хотя сами уже очень агрессивные и не любят нахождения поблизости никаких других рыб.

Описание

Длина взрослых особей достигает 2,5 м, а вес 45 кг. Тупоконечная голова широкая и большая. Ноздри расположены над верхней губой. Маленькие глаза изумрудно зеленого цвета находятся в верхней части головы.

Длинное довольно крупное тело имеет змеевидную форму. На нем отсутствует чешуя и по всему нему разбросаны электрические рецепторы в виде небольших отверстий. Анальный плавник тянется от брюха до хвоста. Электрический орган расположен по обе стороны хвоста. Верхняя часть тела окрашена в оливковый цвет, а брюшко в более светлые тона.

Продолжительность жизни электрического угря в природных условиях неизвестна. В неволе некоторые особи доживают до 18-20 лет.

Доминик Стэтхем

Фото ©depositphotos.com/Yourth2007

Electrophorus electricus ) обитает в темных водах болот и рек в северной части Южной Америки. Это таинственный хищник, обладающий сложной системой электролокации и способный перемещаться и охотиться в условиях низкой видимости. Используя «электрорецепторы» для определения искажений электрического поля, вызванных его собственным телом, он способен обнаруживать потенциальную жертву, сам при этом оставаясь незамеченным. Он обездвиживает жертву с помощью сильнейшего электрического шока, достаточно сильного, чтобы оглушить такое крупное млекопитающее, как лошадь, или даже убить человека. Своей удлиненной округлой формой тела угорь напоминает рыбу, которую мы обычно называем муреной (порядок Anguilliformes); однако принадлежит к другому порядку рыб (Gymnotiformes).

Рыб, способных обнаруживать электрические поля, называют электрорецептивными , а способных генерировать мощное электрическое поле, таких как электрический угорь, называют электрогенными .

Как электрический угорь генерирует такое высокое электрическое напряжение?

Электрические рыбы – не единственные, кто способен генерировать электричество. Фактически все живые организмы делают это в той или иной мере. Мышцы нашего тела, к примеру, управляются мозгом с помощью электрических сигналов. Электроны, вырабатываемые бактериями, могут быть использованы для выработки электричества в топливных клетках, которые называются электроцитами. (см. таблицу ниже). И хотя каждая из клеток несет незначительный заряд, благодаря тому, что тысячи таких клеток собираются в серии, подобно батарейкам в фонарике, может быть выработано напряжение до 650 вольт (V). Если организовать эти ряды в параллели, можно получить электрический ток силой в 1Ампер (A), что дает электрический удар силой в 650 ватт (W; 1 W = 1 V × 1 A).

Каким образом угрю удается не оглушать самого себя электрическим током?

Фото:CC-BY-SA Steven Walling via Wikipedia

Ученые не знают точно, как ответить на этот вопрос, но результаты некоторых интересных наблюдений могут пролить свет на данную проблему. Во-первых, жизненно важные органы угря (например, мозг и сердце) расположены возле головы, вдалеке от органов, вырабатывающих электричество, и окружены жировой тканью, которая может действовать в виде изоляции. Кожа также имеет изолирующие свойства, поскольку, согласно результатам наблюдений, угри с поврежденной кожей более подвержены самооглушению электрическим ударом.

Во-вторых, наиболее сильные электрические удары угри способны наносить в момент спаривания, не нанося при этом вреда партнеру. Однако если удар такой же силы нанести другому угрю не во время спаривания, это может его убить. Это предполагает, что у угрей существует некая система защиты, которую можно включать и отключать.

Мог ли электрический угорь возникнуть в результате эволюции?

Очень трудно представить себе, как это могло бы произойти в ходе незначительных изменений, как того требует процесс, предложенный Дарвиным. В случае, если ударная волна была важной с самого начала, то вместо того, чтобы оглушить, она предупреждала бы жертву об опасности. Более того, чтобы в ходе эволюции выработать способность оглушать жертву, электрическому угрю пришлось бы одновременно вырабатывать и систему самозащиты. Каждый раз, когда возникала мутация, увеличивающая силу электрического удара, должна была возникать и другая мутация, улучшающая электроизоляцию угря. Кажется маловероятным то, что одной мутации было бы достаточно. К примеру, для того, чтобы передвинуть органы ближе к голове, понадобилось бы целая серия мутаций, которые должны были возникнуть одновременно.

Хотя немногие рыбы способны оглушать свою добычу, существует множество видов, использующих электричество низкого напряжения для навигации и общения. Электрические угри относятся к группе южно-американских рыб, известных под названием «ножетелки» (семейство Mormyridae), которые тоже используют электролокацию и, как считается, развили эту способность наряду со своими южно-американскими собратьями . Более того, эволюционисты вынуждены заявлять, что электрические органы у рыб эволюционировали независимо друг от друга восемь раз . Если учесть сложность их строения, поражает уже то, что эти системы могли развиться в ходе эволюции хотя бы один раз, не говоря уже о восьми.

Ножетелки из Южной Америки и химеровые из Африки используют свои электрические органы для определения местонахождения и коммуникации, и используют ряд различных видов электрорецепторов. В обеих группах есть виды, продуцирующие электрические поля разных сложных форм волны. Два вида ножетелок, Brachyhypopomus benetti и Brachyhypopomus walteri настолько похожи друг на друга, что их можно было бы отнести к одному виду, однако первый из них вырабатывает ток постоянного напряжения, а второй – ток переменного напряжения. Эволюционная история становится еще более примечательной, если копнуть еще глубже. Для того, чтобы их аппараты электролокации не мешали друг другу и не создавали помех, некоторые виды используют специальную систему, с помощью которой каждая из рыб меняет частоту электрического разряда. Примечательно, что эта система работает практически так же (используется такой же вычислительный алгоритм), как у стеклянной ножетелки из Южной Америки (Eigenmannia ) и африканской рыбы аба-аба (Gymnarchus ). Могла ли такая система устранения помех независимо развиться в ходе эволюции у двух отдельных групп рыб, обитающих на разных континентах?

Шедевр Божьего творения

Энергетический агрегат электрического угря затмил все творения человека своей компактностью гибкостью, мобильностью, экологической безопасностью и способностью к самовосстановлению. Все части этого аппарата идеальным образом интегрированы в лощеное тело, что дает угрю возможность плыть с большой скорость и проворством. Все детали его строения – от крохотных клеток, вырабатывающих электричество, до сложнейшего вычислительного комплекса, анализирующего искажения производимых угрем электрических полей, - указывают на замысел великого Создателя.

Как электрический угорь генерирует электричество? (научно-популярная статья)

Электрические рыбы генерируют электричество подобно тому, как это делают нервы и мышцы в нашем теле. Внутри клеток-электроцитов особые энзимные протеины под названием Na-K ATФаза выкачивают натриевые ионы через клеточную мембрану, и всасывают ионы калия. (‘Na’ – химический символ натрия, а ‘K’ – химический символ калия». ‘ATФ’ – аденозинтрифосфат – энергетическая молекула, используемая для работы насоса). Дисбаланс между ионами калия внутри и снаружи клетки приводит к возникновению химического градиента, который снова выталкивает ионы калия из клетки. Подобным образом, дисбаланс между ионами натрия порождает химический градиент, который затягивает ионы натрия обратно в клетку. Другие протеины, встроенные в мембрану, действуют в виде каналов для ионов калия, пор, позволяющих ионам калия покинуть клетку. По мере того, как ионы калия с позитивным зарядом накапливаются снаружи клетки, вокруг клеточной мембраны нарастает электрический градиент, при чем наружная часть клетки имеет более позитивный заряд, чем ее внутренняя часть. Насосы Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденозинтрифосфатазы) построены таким образом, что они выбирают лишь один позитивно заряженный ион, иначе негативно заряженные ионы также стали бы перетекать, нейтрализуя заряд.

Большая часть тела электрического угря состоит из электрических органов. Главный орган и орган Хантера отвечают за выработку и накопление электрического заряда. Орган Сакса вырабатывает электрическое поле низкого напряжения, которое используется для электролокации.

Химический градиент действует таким образом, что выталкивает ионы калия, а электрический градиент втягивает их обратно. В момент наступления баланса, когда химические и электрические силы упраздняют друг друга, снаружи клетки будет находиться примерно на 70 милливольт больше позитивного заряда, чем внутри. Таким образом, внутри клетки оказывается негативный заряд в -70 милливольт.

Однако большее количество протеинов, встроенных в клеточную мембрану, обеспечивают каналы для ионов натрия – это поры, которые позволяют ионам натрия снова попадать в клетку. В обычном состоянии эти поры перекрыты, однако когда электрические органы активируются, поры раскрываются, и ионы натрия с позитивным зарядом снова поступают в клетку под воздействием градиента химического потенциала. В данном случае баланс достигается, когда внутри клетки собирается позитивный заряд до 60 милливольт. Происходит общее изменение напряжения от -70 до +60 милливольт, и это составляет 130 mV или 0.13 V. Этот разряд происходит очень быстро, примерно за одну миллисекунду. И поскольку в серии клеток собрано примерно 5000 электроцитов, благодаря синхронному разряду всех клеток может вырабатываться до 650 вольт (5000 × 0.13 V = 650).

Насос Na-K ATФазы (натрий-калиевой аденазинтрифосфотазы). За каждый цикл два иона калия (K +) поступают в клетку, а три иона натрия (Na +) выходят из клетки. Этот процесс приводится в движение энергией АТФ молекул.

Глоссарий

Атом или молекула, несущий электрический заряд благодаря неравному количеству электронов и протонов. Ион будет иметь негативный заряд, если в нем содержится больше электронов, чем протонов, и позитивный заряд – если в нем содержится больше протонов, нежели электронов. Ионы калия (K +) и натрия (Na +) имеют позитивный заряд.

Градиент

Изменение какой-либо величины при перемещении от одной точки пространства к другой. Например, если вы отходите от костра, температура понижается. Таким образом, костер генерирует температурный градиент, уменьшающийся с расстоянием.

Электрический градиент

Градиент изменения величины электрического заряда. Например, если снаружи клетки содержится большее количество позитивно заряженных ионов, чем внутри клетки, электрический градиент будет проходить через клеточную мембрану. Благодаря тому, что одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, ионы будут двигаться таким образом, чтобы сбалансировать заряд внутри и снаружи клетки. Передвижения ионов из-за электрического градиента происходят пассивно, под воздействием электрической потенциальной энергии, а не активно, под воздействием энергии, поступающей из внешнего источника, например из АТФ-молекулы.

Химический градиент

Градиент химической концентрации. Например, если снаружи клетки содержится большее количество ионов натрия, чем внутри клетки, то химический градиент натриевого иона будет проходить через клеточную мембрану. Из-за произвольного движения ионов и столкновений между ними существует тенденция, что ионы натрия будут двигаться от более высоких концентраций к более низким концентрациям до тех пор, пока не будет установлен баланс, то есть пока по обе стороны мембраны не окажется одинаковое количество ионов натрия. Это происходит пассивно, в результате диффузии. Движения обусловлены кинетической энергией ионов, а не энергией, получаемой из внешнего источника, такого как АТФ молекула.