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跨膜靜息電位

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靜息電位  RestingPotential
  生理學和細胞生物學名詞
  靜息電位是指細胞未受刺激時,存在於細胞膜內外兩側的電位差。由於這一電位差存在於安靜細胞膜的兩側,故亦稱跨膜靜息電位,簡稱靜息電位或膜電位。測定靜息電位的方法:插入膜內的是尖端直徑<1μm的玻璃管微電極,管內充以KCl溶液,膜外為參考電極,兩電極連接到電位儀測定極間電位差。靜息電位都表現為膜內比膜外電位低,即膜內帶負電而膜外帶正電。這種內負外正的狀態,稱為極化狀態。靜息電位是一種穩定的直流電位,但各種細胞的數值不同。哺乳動物的神經細胞的靜息電位為-70mV(即膜內比膜外電位低70mV),骨骼肌細胞為-90mV,人的紅細胞為-10mV。
  靜息電位的產生與細胞膜內外離子的分佈和運動有關。正常時細胞內的K+濃度和有機負離子A-濃度比膜外高,而細胞外的Na+濃度和Cl-濃度比膜內高。在這種情況下,K+和A-有向膜外擴散的趨勢,而Na+和Cl-有向膜內擴散的趨勢。但細胞膜在安靜時,對K+的通透性較大,對Na+和Cl-的通透性很小,而對A-幾乎不通透。因此,K+順著濃度梯度經膜擴散到膜外使膜外具有較多的正電荷,有機負離子A-由於不能透過膜而留在膜內使膜內具有較多的負電荷。這就造成了膜外交正、膜內變負的極化狀態。由K+擴散到膜外造成的外正內負的電位差,將成為阻止K+外移的力量,而隨著K+外移的增加,阻止K+外移的電位差也增大。當促使K+外移的濃度差和阻止K+外移的電位差這兩種力量達到平衡時,經膜的K+凈通量為零,即K+外流和內流的量相等。此時,膜兩側的電位差就穩定於某一數值不變,此電位差稱為K+的平衡電位,也就是靜息電位。其具體數值可按Nernst公式計算。
  計算所得的K+平衡電位值與實際測得的靜息電位值很接近,提示靜息電位主要是由K+向膜外擴散而造成的。如果人工改變細胞膜外K+的濃度,當濃度增高時測得的靜息電位值減小,當濃度降低時測得的靜息電位值增大,其變化與根據Nernst公式計算所得的預期值基本一致。但是,實際測得的靜息電位值總是比計算所得的K+平衡電位值小,這是由於膜對Na+和Cl-也有很小的通透性,它們的經膜擴散(主要指Na+的內移),可以抵銷一部分由K+外移造成的電位差數值。
  安靜狀態下存在於細胞膜兩側的電位差稱為靜息電位,表現為內負外正。
  形成機理:細胞膜內K+濃度高於細胞外。安靜狀態下膜對K+通透性大,K+順濃度差向膜外擴散,膜內的蛋白質負離子不能通過膜而被阻止在膜內,結果引起膜外正電荷增多,電位變正;膜內負電荷相對增多,電位變負,產生膜內外電位差。這個電位差阻止K+進一步外流,當促使K+外流濃度差和阻止K+外流的電位差這兩種相互對抗的力量相等時,K+外流停止。膜內外電位差便維持在一個穩定的狀態,即靜息電位。
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