생명과학 1 탈분극 막전위 관련 질문

평형 전위란 전기화학적 평형 상태일 때 세포막에 걸쳐 발생되는 전위를 의미합니다. 세포가 안정 막전위를 유지할 때 보통 Na+ 이온은 세포 밖과 세포 안에 약 10:1의 비율로 존재하며, 그 농도는 각각 세포 밖에서 145 mM, 세포 안에서 5~15 mM입니다. 이 농도에 의한 Na​+ 이온의 평형 전위 ENa는 37℃에서 61 mV입니다. 한편, 안정 막전위에서 K+ 이온은 세포 밖과 세포 안에 1:28의 비율로 존재하며, 그 농도는 각각 세포 밖에서 5 mM, 세포 안에서 140 mM입니다. 이 농도에 의한 K+ 이온의 평형 전위 EK는 37℃에서 −89 mV입니다.

전체적인 막전위는 이런 평형 전위뿐만 아니라 이온들의 세포막 투과성에 의해서 복합적으로 결정되며, 막전위는 세포막 투과성이 큰 이온의 평형 전위와 가까운 값을 가지게 됩니다. 세포막은 K+ 누설 통로에 의해 K+ 이온에 대한 세포막의 투과성이 Na+ 이온의 투과성보다 훨씬 높습니다. 따라서 세포의 안정막 전위는 K+의 평형 전위(−89 mV)와 가까운 −70 mV를 유지합니다. 세포의 막전위는 아래와 같은 골드만 방정식을 이용해 구할 수 있으며, 이때 EM은 막전위, R은 기체 상수, T는 절대 온도, F는 패러데이 상수, P는 이온의 상대적인 투과성, 대괄호는 이온의 몰 농도입니다.

한편, 활동 전위가 발생하면 탈분극 때 Na+ 이온이 전압 개폐성 Na+ 통로를 이용해 세포 내부로 전기화학적 기울기에 의해 빠르게 확산해 들어옵니다. 이때 순간적으로 Na+ 이온에 대한 세포막 투과성이 증가하기 때문에 막전위는 Na+의 평형 전위(+61 mV)와 가까워지도록 약 +35 mV까지 증가합니다. 이에 따라 세포막 내부의 Na+ 이온 농도도 약간 증가합니다. 그러나 전압 개폐성 Na+ 통로는 한 번 열린 이후 빠르게 닫히기 때문에 막전위는 Na+의 평형 전위까지 도달하지 못하고 +35 mV 부근에서 최댓값을 찍은 뒤 다시 하락하게 됩니다. 이때 세포 밖과 안에서 10:1의 농도 비율을 유지하던 Na+가 세포 내부로 유입됨에 따라 국소적으로 세포 내부의 Na+의 농도가 조금 높아질 수 있지만, 빠르게 닫히는 Na+ 통로와 세포 내부로 들어온 뒤 빠르게 주변으로 확산하는 Na+ 때문에 Na+ 농도는 여전히 세포 밖이 높은 상태를 유지합니다.

그냥 상댓값입니다 예를 들면 +35라면 밖보다 안이 35만 큼 더 +35라는 뜻이죠