膜を介するイオン拡散と透過性（permeability）

🧠 透過性$P$は特定イオンが膜を横切りやすい程度を定量する。 $P$は膜の性質、イオン、チャネル数と開口状態に依存する。

膜透過係数の意味

均一膜の溶解拡散モデルでは、透過係数Pは膜内の拡散係数 diffusion coefficient拡散係数（diffusion coefficient） diffusion coefficient（拡散係数）、膜/水分配lipid-water partition 水分配（lipid-water partition）lipid-water partition（水分配） 係数、膜厚membrane thickness 膜厚（membrane thickness）membrane thickness（膜厚） をまとめた量である。中性溶質なら濃度差 concentration difference 濃度差（concentration difference） concentration difference（濃度差） だけで表せるが、イオンでは電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） も駆動力 driving force 駆動力（driving force） driving force（駆動力） となる¹。

膜を介するイオン拡散と透過性を表す式

$J_i$は流束 flux流束（flux） flux（流束）、$P_i$は透過係数（m/s）、$c$は濃度である。これは電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） を無視 neglect 無視（neglect） neglect（無視） した濃度差 concentration difference 濃度差（concentration difference） concentration difference（濃度差） だけの近似であり、イオン流net ion flux イオン流（net ion flux）net ion flux（イオン流） 束の一般式ではない。イオンには濃度勾配と電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） を含むNernst–Planck式を用いる²。

濃度差によるイオン流束

イオン流net ion flux イオン流（net ion flux）net ion flux（イオン流） 束には濃度勾配と電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） の両方が作用する。

flowchart TD
  A["膜透過係数の意味"] --> B
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='concentration difference'>濃度差</span>による<span class='jp-term jp-term-diagram' title='net ion flux'>イオン流</span>束"] --> C
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='net ion flux'>イオン流</span>束には濃度勾配と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electric field'>電場</span>の両方が作用する"] --> D
  D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electric field'>電場</span>を含まない近似の限界"]

電場を含まない近似の限界

膜透過性membrane permeability膜透過性（membrane permeability）membrane permeability（膜透過性）$P$は拡散係数diffusion coefficient 拡散係数（diffusion coefficient）diffusion coefficient（拡散係数） と分配係数 partition coefficient分配係数（partition coefficient） partition coefficient（分配係数）に加え、イオン種、チャネル数、開口状態に依存する。ただしイオン流 net ion flux イオン流（net ion flux） net ion flux（イオン流） 束には濃度勾配だけでなく電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） も作用するため、正味の駆動力 driving force 駆動力（driving force） driving force（駆動力） は電気化学ポテンシャルelectrochemical potential 電気化学ポテンシャル（electrochemical potential）electrochemical potential（電気化学ポテンシャル） 差として評価する。

各イオンのPの違いがGHK式と膜電位の基礎になる。一定P、独立なイオン移動という近似の範囲を超えると、チャネル開閉 gating 開閉（gating） gating（開閉） や飽和、イオン間相互作用を別に扱う必要がある。

まとめ

• 透過性$P$は特定イオンが膜を横切りやすい程度を定量する。$P$は膜の性質、イオン、チャネル数と開口状態に依存する。
• イオン流net ion flux イオン流（net ion flux）net ion flux（イオン流） 束には濃度勾配と電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） の両方が作用する。
• 各イオンのPの違いがGHK式と膜電位の基礎になる。