イオンの平衡電位のついて困ってます。

質問

イオンの平衡電位は、濃度勾配による力と電位勾配による力がつりあうことで成立すると聞きました。

Naイオンについてなのですが、Naイオンは細胞外に多く、細胞内では少ないです。だから、濃度勾配によって細胞内に流入してこようとします。また、Naイオンはプラスの電荷を持っています。細胞内の電荷はマイナス、細胞外の電荷はプラスであるので、電位勾配でNaイオンは細胞内に流入してこようとします。つまり、濃度勾配による力の向きと電位勾配による力の向きが同じです。だから、それぞれの力がつりあって、イオンチャネルが開いていてもイオンの出入りが起こらない状況はありえません。しかし、Naイオンの平衡電位は存在します。

Naイオンの平衡電位が発生するメカニズムについて教えてください。

回答No.1

neko_noko · ベストアンサー

ざっくりと説明していきます。専門家でないので違ってたらごめんなさい。

通常の細胞は細胞内にタンパク質などが多量に含まれている「濃い」状態です。
なので、そのままでは浸透圧的に水が内部に入って来てしまいます。
そこで、細胞内のNaイオンなどを外にくみ出し、濃度的に平衡を保とうとします。
それを行うのがNaイオンポンプなどのイオンポンプです。
※イオンポンプは自然の流れに逆らう動作をするので、エネルギー(ATP)を消費します。

で、Naイオンを外にくみ出すと、細胞外にプラスイオンが多くなり、
相対的に細胞内がマイナスになります。
細胞はこの状態をキープしようとするので、常に細胞内外で電位差が発生します。
これが細胞内外の電位差です。

Naイオンチャネルが開くと、Naイオンが細胞内外を行き来できるようになります。
Naイオンは細胞外に多く存在しているため、細胞内に入ってきます。
そのとき、細胞内で一時的にNaイオン(プラスイオン)が通常より増えるので、
細胞内もプラスになります。
でもすぐにイオンポンプがNaイオンを外に出すので、元の状態に戻ります。

およそこんな感じのはずです。
ポイントはイオンチャネルですね。
これががんばってるので、濃度差(電位差)が発生するわけです。

お礼

詳しく説明していただいてありがとうございました。よくわかりました。

回答No.2

cabinessence

Naイオンの平衡電位は、
細胞内外の電荷がともにゼロで、Naの濃度差はある条件で、
Naチャネルのみを開いて、最終的に平衡状態になったときの電位差です。（Nernstの式で具体的に計算できます）

上記がNaイオンの平衡電位の説明です。

＞細胞内の電荷はマイナス、細胞外の電荷はプラスであるので
これはK+イオンで生じた電荷ですよね。
K+イオンとNa+イオンを両方考慮し、膜電位を求めるには、
Goldmanの式を使います。

わかっていただけたでしょうか。

お礼

回答ありがとうございます。よくわかりました。Goldmanの式ははじめて聞いたので、調べてみたいと思います。