膜電位與動作電位 -上

膜電位 (Membrane Potential)與動作電位 (Action Potential)-上
臺北市私立再興中學生物科蔡緻怡老師/國立臺灣大學動物所陳俊宏教授責任編輯

細胞在靜止狀態下，可以利用微電極測出細胞膜內外存在著電位差，即所謂「膜電位 (membrane potential)」。

這是因為細胞內外離子分佈不均勻所造成的現象，導致細胞內的電位較低，細胞外的電位較高，呈現「外正內負」的差別。

一般而言，細胞外的鈉離子與氯離子較胞內多，而細胞內的鉀離子較胞外多，究竟是什麼原因造成離子分佈不均勻呢？原來，細胞中除了帶電的小分子離子外，還有許多帶負電的大分子，例如蛋白質或核酸。因為細胞膜的半透膜特性，使的這些大分子無法進出細胞來維持電荷平衡，而由小分子離子移動來負責，因此造成不均等的分佈。此外，細胞膜上的主動運輸蛋白—鈉-鉀幫浦 (Na⁺-K⁺ pump)，不斷地以消耗能量的方式將三個鈉離子自胞內送至胞外，同時換取兩個在胞外的鉀離子進入細胞之中，進一步地造成膜內外的離子分佈差異，使細胞外的鈉離子較細胞內多，而細胞內的鉀離子則較細胞外多。

除此之外，我們還必須要考慮到細胞膜對各種離子的通透性 (permeability)。由磷脂質所構成的細胞膜僅能讓非極性 (nonpolar)的物質直接通過，對帶電的離子通透性甚低，因此需要透過特殊蛋白質孔道才能進出細胞。

對靜止的神經細胞膜而言，開啟的「常開鉀離子孔道 (always open K⁺ channel)」要比開啟的鈉離子孔道多的多，由於濃度梯度 (concentration gradient)差，鉀離子有向細胞外移動的趨勢，但又因為受到膜外正電荷逐漸增加所造成的阻力而受困於細胞之中。

在這種情況下，細胞膜內外存在的恆定電位差，就是所謂的「靜止膜電位 (resting membrane potential)」。

請參閱膜電位 (Membrane Potential)與動作電位 (Action Potential)-下

參考文獻
1.David Randall, Warren Burggren and Kathleen French, 2002, Eckert: Animal Physiology – Mechanisms and Adaptations, W. H. Freeman and Company, 5th edition, 133-135.
2.http://blog.chinatimes.com/jennt … 8/03/12/255516.html