靜息電位產生機制

靜息電位產生機制

靜息電位是指細胞在安靜狀態下,存在於膜兩側的電位差,表現為膜內電位較膜外為負,一般在-100~-10mV。靜息電位主要由K+外流形成,接近於K+的電-化學平衡電位。

基本信息

一、形成條件

靜息電位指安靜時存在於細胞兩側的外正內負的電位差。其產生有兩個重要條件,一是膜兩側離子的不平衡分布,二是靜息時膜對離子通透性的不同。

二、平衡電位

細胞內K濃度和帶負電的蛋白質濃度都大於細胞外(而細胞外Na和Cl濃度大於細胞內),但因為靜息時細胞膜只對K有相對較高的通透性,K順濃度差由細胞內移到細胞外,而膜內帶負電的蛋白質離子不能透出細胞,阻礙K外流。於是K離子外移造成膜內變負而膜外變正。外正內負的狀態一方面可隨K的外移而增加,另一方面,K外移形成的外正內負將阻礙K的外移。最後達到一種K外移(因濃度差)和阻礙K外移(因電位差)相平衡的狀態,這是的膜電位稱為K平衡電位,其數值EK受該離子膜內外濃度比決定,可通過Nernst公式進行計算:

靜息電位產生機制公式
其中,R是通用氣體常數,T是絕對溫度,Z是離子價,F是Faraday常數,[K]o和[K]i分別代表膜外和膜內K的濃度。同理,Na的平衡電位也可以通過這條公式計算得出。在模式生物槍烏賊神經細胞膜兩側,K的平衡電位約為—75mV,Na的平衡電位約為+55mV。

三、靜息電位

靜息電位是由K與Na綜合作用的結果,可由goldman方程計算:

靜息電位產生機制公式
式中Vm代表膜電位,EK和ENa分別代表K的平衡電位和Na的平衡電位,gK和gNa分別代表K和Na的電導。靜息電位時,由於gK>>gNa,因此膜電位十分接近於K的平衡電位,但也偏向Na的平衡電位。

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