활동 전위 및 막의 정의

엔젤 사모라 라미레즈
물리학 학위

활동전위는 세포 전체에 빠르게 퍼지는 흥분성 세포의 막전위의 급격한 변화를 수반합니다. 활동 전위는 신경계와 모든 유형의 근육에서 정보를 전달하는 기본 메커니즘입니다.

우리의 신경계가 수행하는 모든 기능, 우리가 움직일 수 있게 해주는 근육의 수축, 조직을 통해 전파되는 전기 신호에 의해 조정되어 혈액이 우리 몸의 모든 세포로 운반되도록 합니다. 관련된.

막 전위

순전히 물리적인 관점에서 우리는 셀을 마치 작은 배터리인 것처럼 생각할 수 있습니다. 세포 외 매질과 세포 내 매질에는 서로 다른 전하가 있습니다. 농도는 세포막을 가로지르는 전위차를 초래합니다. 세포. 생성된 전기화학적 구배는 셀에서 발생하는 몇 가지 전기 현상을 발생시킵니다.

세포의 막 전위를 결정할 때 특히 관련된 이온은 나트륨 이온(Na⁺) 및 칼륨 이온(K⁺). Na의 평균 농도⁺ 세포외 배지에서는 142 mEq/l인 반면 세포내 배지에서는 단지 14 mEq/l의 농도를 가집니다. 한편, K의 농도는⁺ 셀 외부는 4mEq/l이고 셀 내부는 약 140mEq/l입니다.

세포외 매체와 세포내 매체 사이의 이 두 이온의 농도 차이는 세포막을 가로지르는 전위차를 생성합니다. 그러나 이것에도 영향을 미치는 다른 요소가 있습니다. 세포막은 K 이온에 더 잘 투과됩니다.⁺즉, 이 이온은 더 쉽게 통과할 수 있습니다. K 이온의 통과를 허용하는 칼륨 누출 채널로 알려진 이온 채널이 있습니다.⁺ 세포 내부에서 외부로. 또한 일부 Na^+ 이온이 빠져나가도록 허용하지만 이러한 채널은 칼륨 투과성이 약 100배 더 높습니다.

막 전위 형성에 근본적인 역할을 하는 또 다른 요소는 Na 펌프입니다.^+- 케이⁺. ATP를 사용하여 3개의 Na 이온의 연속 펌프를 생성하는 단백질입니다.⁺ 세포 외 2K 이온⁺ 따라서 세포외 배지에 더 많은 양전하가 축적됩니다. 이러한 모든 메커니즘이 함께 작용하면 신경 섬유에서 약 -90mV의 순 막 전위가 생성됩니다. 포텐셜의 가치는 세포 내부에 관한 것입니다. 즉, 포텐셜은 세포내 환경에서 더 부정적입니다.

활동 잠재력

활동 전위는 정상적인 음의 막 전위에서 갑작스러운 변화로 시작됩니다. 긍정적인 잠재력까지, 그리고 잠재력을 향한 거의 똑같이 빠른 변화로 끝납니다. 부정적인. 활동전위의 생성과 그 이후의 회복에 필요한 행위자는 전압 개폐 나트륨 채널과 전압 개폐 칼륨 채널입니다. 이들은 특정 순간에 막 전위 값에 따라 열리고 닫히는 이온 채널입니다.

활동전위는 정지된 세포와 -90mV의 전형적인 값에서 막전위로 시작됩니다. 이 단계 동안 멤브레인은 "분극화"되었다고 합니다. 특정 조건 하에서 멤브레인은 갑자기 Na 이온에 대해 매우 투과성이 높아집니다.⁺, 이러한 방식으로 세포 내부로 이동하기 시작하고 잠재력이 더 긍정적이 되기 시작합니다.

전위가 -70~-50mV에 도달할 수 있는 값에 도달하면 전압 개폐 나트륨 채널이 열리고 더 많은 Na 이온이 빠르게 이동합니다.⁺ 세포 내 매체를 향하여. 이 단계에서 나트륨에 대한 멤브레인의 투과성은 최대 5,000배까지 증가할 수 있으며 잠재력 멤브레인이 + 35에서 + 40mV 사이에서 진동하는 값에 도달하면 멤브레인이 "탈분극". 전압 개폐 나트륨 채널은 수만분의 1초 동안 열려 있다가 닫힙니다.

막 전위가 0mV에 도달하면 전압 개폐 칼륨 채널이 열리기 시작하여 K 이온의 흐름을 허용합니다.⁺ 세포 바깥쪽으로. 그러나 칼륨 채널이 늦게 열리기 때문에 나트륨 채널이 닫히기 시작하면 칼륨 채널이 완전히 열립니다. 두 사건의 조합은 막전위를 -90 mV의 휴지기 값으로 빠르게 회복시키는 원인이 되며, 이 단계에서 "재분극"이 있다고 합니다.