生物物理学 · 21.05
静止膜電位
Resting transmembrane potential
🧠 典型的な神経細胞の静止膜電位 resting membrane potential 静止膜電位(resting membrane potential) resting membrane potential(静止膜電位) は約−70 mVである。 静止時にK⁺透過性が高いためVmはK⁺平衡電位 equilibrium potential 平衡電位(equilibrium potential) equilibrium potential(平衡電位) へ近づく。
K⁺透過性と静止電位
静止時の膜はK⁺漏洩チャネル leak channel 漏洩チャネル(leak channel) leak channel(漏洩チャネル) の寄与が大きいのでVmはE_Kへ近づくが、Na⁺やCl⁻の有限透過性が値をずらす。ポンプは直接小さな起電性電流 electrogenic current 起電性電流(electrogenic current) electrogenic current(起電性電流) を作るだけでなく、長期的に濃度勾配を維持する。
漏洩電流が釣り合うまで
少量のNa⁺漏洩などで完全にはEKと一致しない。
flowchart TD
A["K⁺透過性と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='resting potential'>静止電位</span>"] --> B
B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='leak current'>漏洩電流</span>が釣り合うまで"] --> C
C["少量のNa⁺漏洩などで完全にはEKと一致しない"] --> D
D["ポンプが保つ定常状態"]
ポンプが保つ定常状態
静止時はK⁺透過性が高いため、膜電位はK⁺の平衡電位equilibrium potential平衡電位(equilibrium potential)equilibrium potential(平衡電位)へ近づく。ただしNa⁺やCl⁻もわずかに透過するので完全にはと一致せず、複数イオンの濃度と相対透過性 relative permeability 相対透過性(relative permeability) relative permeability(相対透過性) を組み合わせるGoldman–Hodgkin–Katz方程式で近似する。
Na⁺/K⁺-ATPaseが濃度勾配を維持する定常状態であり真の平衡ではない。静止膜電位resting membrane potential 静止膜電位(resting membrane potential)resting membrane potential(静止膜電位) は電流の総和 sum 総和(sum) sum(総和) が0となる定常値であり、各イオンが個別に平衡にある状態ではない。
まとめ
膜電位は、イオン濃度勾配、選択透過性、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) を一体として扱う。12
- 典型的な神経細胞の静止膜電位 resting membrane potential 静止膜電位(resting membrane potential) resting membrane potential(静止膜電位) は約−70 mVである。静止時にK⁺透過性が高いためVmはK⁺平衡電位 equilibrium potential 平衡電位(equilibrium potential) equilibrium potential(平衡電位) へ近づく。
- 少量のNa⁺漏洩などで完全にはEKと一致しない。
- Na⁺/K⁺-ATPaseが濃度勾配を維持する定常状態であり真の平衡ではない。
出典
- 1.The enduring legacy of the constant-field equation in membrane ion transport(Journal of General Physiology・2017)Nernst・Goldman–Hodgkin–Katz型の膜電位・イオン輸送モデルの前提と応用閲覧 2026-08-21
- 2.The critical role of logarithmic transformation in Nernstian equilibrium potential calculations(Advances in Physiology Education・2017)選択透過性膜のイオン濃度比、Nernst平衡電位および対数関係閲覧 2026-08-21