역전전위

생물학적 막에서, 이온의 역전 전위(Nernst probled)는 특정 이온의 한 쪽에서 다른 쪽으로 순(전위) 흐름이 없는 막 전위다.시냅스 후 뉴런의 경우, 반전 전위는 주어진 신경전달물질이 그 신경전달물질 수용체의 이온 채널을 통해 이온의 순전류 흐름을 일으키지 않는 막 전위다.^[1]null

단일이온 시스템에서 반전 전위는 평형 전위와 동의어다. 그들의 수치 값은 동일하다.^[2]두 용어는 막 전위차이의 다른 측면을 가리킨다.평형이란 특정 전압의 순이온 유량이 0이라는 사실을 말한다.즉, 이온 이동의 외부와 내부 속도는 같다; 이온 유속이 평형 상태에 있다.역전은 평형 전위 양쪽에 있는 막 전위 변화가 이온 유량의 전체 방향을 역전시키는 것을 말한다.^[1]null

역전 전위는 네른스트 방정식에서 계산할 수 있기 때문에 흔히 "네른스트 전위"라고 불린다.이온 채널은 세포 내외의 단순 이온 흐름을 대부분 전도한다.한 종의 이온에 선택되는 채널 유형이 셀의 막 내에서 지배하는 경우(예를 들어 다른 이온 채널이 닫히기 때문) 셀 내부의 전압은 해당 이온에 대한 역전 전위와 평준화(즉, 동일화)된다(셀의 외부가 0V라고 가정).^[3]예를 들어, 대부분의 세포의 휴식 전위는⁺ K(칼륨 이온) 역전 전위에 가깝다.휴식의 잠재력에서는 칼륨 전도성이 지배적이기 때문이다.일반적인 작용 전위 동안 칼륨 채널에 의해 매개되는 작은 휴식 이온 전도성은 수많은 Na⁺(소듐 이온) 채널의 개방에 압도되어 막 전위를 나트륨의 역전위성으로 가져온다.null

"역전위"와 "균형전위"라는 용어의 관계는 단일 이온 시스템에 대해서만 유효하다.다중 이온 시스템에서는, 다중 이온의 합계가 0이 되는 세포막의 영역이 있다.이것은 막 전위가 방향을 역전시킨다는 의미에서 반전 전위이지만, 평형 전위는 아니다. 왜냐하면 모든 이온(그리고 어떤 경우에는 없음)이 평형을 이루고 있기 때문에 평형 전위가 아니다.셀이 하나 이상의 이온에 상당한 투과성을 가지고 있는 경우, 셀 전위는 골드만에서 계산할 수 있다.네른스트 방정식보다는 호지킨-카츠 방정식.null

수학적 모형

추진력이라는 용어는 평형 전위와 관련이 있으며, 마찬가지로 생물학적 막의 전류를 이해하는 데 유용하다.구동력은 실제 막 전위와 이온의 평형 전위의 차이를 말한다.이 값은 다음과 같은 방정식으로 정의된다.^[3]

I_{\mathrm {ion} }=g_{\mathrm {ion} }\왼쪽(V_{\mathrm {m} }-E_{\matrmatrm {ion} }\오른쪽)

$여기$ 서_m V - $E$ 는_ion 원동력이다.null

즉, 이 방정식은 이온 전류 $I$ 가_ion 그 이온의 $전도도 ion$ g에 추진력을 곱한 것과 같으며, 이는 막 전위와 이온의 평형전위( $V m ion$ - E)의 차이로 표현된다.이온 전류가 구동력의 크기와 관계없이 막이 해당 이온에 불침투성( $g ion$ = 0)이면 0이 된다는 점에 유의한다.null

관련 방정식(위의 보다 일반적인 방정식에서 도출된)은 지정된 막 전위에서 신경근접합에서 엔드 플레이트 전류(EPC)의 크기를 결정한다.

\mathrm {EPC} =g_{\mathrm {ACH}}}\왼쪽(V_{\mathrm {m}-E_{\mathrm {ion}}}}오른쪽)

여기서 $EPC$ 는 엔드 플레이트 전류, $g$ 는_ACh 아세틸콜린에 의해 활성화된 이온 전도성, $V$ 는_m 멤브레인 전위, $E$ 는_rev 역전 전위다.막 전위가 역전 전위와 같을 때 $V m$ - $E$ 는_ion 0과 같고 관련 이온에 추진력이 없다.^[1]null

연구에 사용하다

V가_m 역전위 전위( $V m$ - $E$ 는_ion 0과 같음)에 있을 때 EPC 동안 흐르는 이온의 정체는 EPC의 역전위 전위와 다양한 이온의 평형전위를 비교하여 추론할 수 있다.예를 들어 글루탐산 수용체(AMPA, NMDA, 카이네이트), 니코틴 아세틸콜린(nACh), 세로토닌(5-HT₃) 수용체를 포함한 몇 개의 흥분성 이온성 리간드 신경전달물질 수용체는 Na와⁺⁺ K를 거의 동일한 비율로 통과하는 비선택적 양이온 채널로, 평형전위를 0에 가깝게 한다.GABA_A 수용체와 글리신 수용체 등 Cl을⁻ 운반하는 억제 이온방성 리간드 게이트 신경전달물질 수용체는 뉴런의 휴식전위(약 70mV)에 가까운 평형전위를 가지고 있다.^[1]null

이러한 추론의 선은 아세틸콜린 활성 이온 채널이 Na와⁺ K⁺ 이온에 근사적으로 균등하게 투과된다는 것을 증명하는 실험(타케우치 아키라와 타케우치 노리코에 의한 1960년)의 전개로 이어졌다.실험은 Na⁺ 평형 전위를 낮추고(더 부정적으로 만들며) 반전 전위에 부정적인 변화를 일으키는 외부 Na⁺ 농도를 낮춰 수행했다.반대로 외부 K⁺ 농도를 증가시키면 K⁺ 평형 전위가 상승(더 양수)되고 역전 전위가 양수 이동한다.^[1]null

참고 항목

참조

^ ^a ^b ^c ^d ^e Purves, Dale; et al. (2008). Neuroscience (4th ed.). Sinauer Associates. pp. 109–111. ISBN 978-0-87893-697-7.
^ Johns, Paul (2014-01-01), Johns, Paul (ed.), "Chapter 6 - Electrical signalling in neurons", Clinical Neuroscience, Churchill Livingstone, pp. 71–80, doi:10.1016/b978-0-443-10321-6.00006-0, ISBN 978-0-443-10321-6, retrieved 2020-12-28
^ ^a ^b Plonsey, Robert; Barr, Roger C. (2007). Bioelectricity: A Quantitative Approach. New York: Springer. p. 57-64. ISBN 978-0-387-48864-6.

외부 링크

[Purves-1] Purves, Dale; et al. (2008). Neuroscience (4th ed.). Sinauer Associates. pp. 109–111. ISBN 978-0-87893-697-7.

[2] Johns, Paul (2014-01-01), Johns, Paul (ed.), "Chapter 6 - Electrical signalling in neurons", Clinical Neuroscience, Churchill Livingstone, pp. 71–80, doi:10.1016/b978-0-443-10321-6.00006-0, ISBN 978-0-443-10321-6, retrieved 2020-12-28

[plonsey-3] Plonsey, Robert; Barr, Roger C. (2007). Bioelectricity: A Quantitative Approach. New York: Springer. p. 57-64. ISBN 978-0-387-48864-6.

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