재분극

요약 신경 세포나 근육 세포에서 활동전위가 발생하였을 때 탈분극이 일어난 직후에 막전위가 다시 음(-)의 값으로 변하는 현상.

신경 세포나 근육 세포가 외부의 자극 등으로 인해 막전위가 급격하게 상승했다가(탈분극) 하락하는 변화를 활동전위라고 한다. 활동전위가 일어나는 전체 과정에서, 탈분극으로 인해서 상승한 막전위가 빠르게 낮아져서 원래의 휴지 전위(resting potential) 상태로 돌아가는 과정을 '재분극'이라고 한다.

재분극은 닫혀 있던 전압 개폐성 칼륨 이온 통로 단백질(voltage gated potassium ion channel protein)이 역치 이상의 자극에 반응하여 열리면서 발생한다. 이때, 전압 개폐성 포타슘 이온 통로는 전압 개폐성 나트륨 이온 통로보다 느리게 반응하기 때문에, 나트륨 이온 통로가 열려 막전위가 양(+)의 값으로 상승하는 탈분극이 먼저 일어난 후 칼륨 이온 통로가 열리게 된다. 신경 세포에서 칼륨 이온의 농도는 세포 안이 세포 밖보다 높은 상태이기 때문에, 칼륨 이온(K+)은 전기화학적 구배(electrochemical gradient)에 따라 세포 안에서 밖으로 빠르게 확산된다. 그 결과 상승했던 막전위가 빠르게 낮아지는 재분극이 일어나는 것이다.

재분극에 의해서 막전위가 낮아지면 전압 개폐성 칼륨 이온 통로는 다시 닫히게 된다. 이 과정이 상대적으로 천천히 일어나기 때문에 일시적으로 막전위가 휴지 전위보다도 더 낮아지게 되는 과분극(hyperpolarization)이 일어난다. 몇 밀리초 이내에 전압 개폐성 칼륨 이온 통로가 완전히 닫히면, 나트륨 - 칼륨 펌프의 작용으로 막전위는 다시 휴지막 전위로 돌아가게 된다.

탈분극, 재분극과 심전도

일상에서 탈분극과 재분극을 볼 수 있는 예로 '심전도'가 있다. '심전도(electrocardiogram, ECG)'란 심장근에서 탈분극과 재분극으로 발생하는 전위의 연속적인 변화를 체표면에서 측정하여 그래프의 형태로 나타낸 것을 뜻한다. 심방근의 탈분극으로 인해서 P파가 발생하며, 심실근의 탈분극에 의해서 QRS파가 발생한다. 이어서 심실근이 재분극될 때 T파가 발생하며, 방실판막을 심실벽에 연결해주는 꼭지근(papillary muscle)의 재분극에 의해서 U파가 발생한다. 정상적인 심전도는 P파, QRS파, T파, U파의 순서로 전위가 변하게 된다.