膜電位與動作電位 -下

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

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靜止膜電位形成的機制是由英國科學家霍奇金 (A.L. Hodgkin)和赫胥黎 (A.F. Huxley)兩人在1940年代，利用烏賊的巨大神經軸突 (giant axon)進行研究時所發現，並且在進行胞內電位變化測量時，首次記錄到動作電位 (action potential)。他們對於神經電生理的貢獻極大，因此獲得了1963年的諾貝爾生理醫學獎。

動作電位是神經訊息傳遞形式，我們可將一個完整的動作電位分成三個時期來討論：

1.去極化 (depolarization)時期：

當興奮性刺激達到閾值 (threshold，人體約-55 mV)後，會引發神經細胞膜上受電壓管制鈉離子孔道 (voltage-gated Na⁺ channel)大量開啟，膜外鈉離子受濃度梯度差及膜內負電較多的影響，湧入細胞膜內，造成神經細胞的膜電位上升。當膜電位超過閾值，促使更多受電壓管制鈉離子孔道開啟，引發一連串正回饋作用，使膜電位上升更加劇烈。

2.再極化 (repolarization)時期：

由於鈉離子孔道和鉀離子孔道對於電位的敏感度不同，當膜電位上升約至+50 mV時，鈉離子孔道關閉，卻開啟受電壓管制鉀離子孔道 (voltage-gated K⁺ channel)，造成鉀離子大量流出胞外，細胞膜電位開始下降，稱為再極化時期。

3.過極化 (hyperpolarization)時期：

當大量的鉀離子孔道打開時，會使整體細胞膜電位降低至鉀離子孔道的平衡膜電位 (約為-85 mV)且低於靜止膜電位 (-70 mV)，此時期鉀離子孔道將會關閉。由於細胞膜上鈉-鉀幫浦蛋白持續作用，逐漸將膜電位回復至未興奮前的狀態 (也就是靜止膜電位狀態)，此時期則稱為後過極化時期。

透過神經膜電位的變化，我們才得以感覺、運動，甚至思考，因此這些離子的巧妙分佈，是造成我們生命現象的重要因素！

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