生物物理学 · 21.11
活動電位中のイオン電流
Ion currents during the action potential
🧠 電位依存性Na⁺チャネルvoltage-gated Na+ channel 電位依存性Na⁺チャネル(voltage-gated Na+ channel)voltage-gated Na+ channel(電位依存性Na⁺チャネル) の急速な活性化でNa⁺内向き電流と脱分極が起こる。 Na⁺チャネルはすぐ不活性化する。
Na⁺電流とK⁺電流の時間差
脱分極相ではNa⁺チャネルの活性化が速く、再分極相repolarization phase 再分極相(repolarization phase)repolarization phase(再分極相) ではNa⁺不活性化とK⁺外向き電流 outward current 外向き電流(outward current) outward current(外向き電流) の増加が重なる1。後過分極afterhyperpolarization 後過分極(afterhyperpolarization)afterhyperpolarization(後過分極) も主にK⁺コンダクタンス conductance コンダクタンス(conductance) conductance(コンダクタンス) 増加で生じるが、速い・中間・遅い後過分極 afterhyperpolarization 後過分極(afterhyperpolarization) afterhyperpolarization(後過分極) には細胞種に応じて異なるK⁺電流が関与し、遅延整流 rectification 整流(rectification) rectification(整流) 性K⁺チャネルだけには還元できない2。
脱分極から後過分極まで
遅れてK⁺チャネルが開きK⁺外向き電流 outward current 外向き電流(outward current) outward current(外向き電流) で再分極する。
flowchart TD
A["Na⁺電流とK⁺電流の時間差"] --> B
B["脱分極から<span class='jp-term jp-term-diagram' title='afterhyperpolarization'>後過分極</span>まで"] --> C
C["遅れてK⁺チャネルが開きK⁺<span class='jp-term jp-term-diagram' title='outward current'>外向き電流</span>で再分極する"] --> D
D["電気化学的<span class='jp-term jp-term-diagram' title='driving force'>駆動力</span>"]
電気化学的駆動力
各イオン電流 ionic current イオン電流(ionic current) ionic current(イオン電流) は、チャネルのコンダクタンス conductance コンダクタンス(conductance) conductance(コンダクタンス) とという電気化学的駆動力 driving force駆動力(driving force) driving force(駆動力)の積で決まる。Na⁺チャネルの急速な活性化・不活性化と、遅れて開くK⁺チャネルの時間差が、活動電位の脱分極・再分極・後過分極afterhyperpolarization 後過分極(afterhyperpolarization)afterhyperpolarization(後過分極) を作る。
チャネル動態の時間差がスパイク spike スパイク(spike) spike(スパイク) 波形を作る。電流の向きはイオン種だけでなくと平衡電位 equilibrium potential平衡電位(equilibrium potential) equilibrium potential(平衡電位)の差、すなわち駆動力 driving force 駆動力(driving force) driving force(駆動力) で決まる。
まとめ
- 電位依存性Na⁺チャネルvoltage-gated Na+ channel 電位依存性Na⁺チャネル(voltage-gated Na+ channel)voltage-gated Na+ channel(電位依存性Na⁺チャネル) の急速な活性化でNa⁺内向き電流と脱分極が起こる。Na⁺チャネルはすぐ不活性化する。
- 遅れてK⁺チャネルが開きK⁺外向き電流 outward current 外向き電流(outward current) outward current(外向き電流) で再分極する。
- チャネル動態の時間差がスパイク spike スパイク(spike) spike(スパイク) 波形を作る。
出典
- 1.Voltage-gated sodium channels at 60: structure, function and pathophysiology(The Journal of Physiology・2012)電位依存性Naチャネルの活性化と速い不活性化が活動電位開始を担う閲覧 2026-08-20
- 2.Multiple potassium conductances and their functions in neurons from cat sensorimotor cortex in vitro(Journal of Neurophysiology・1988)再分極と複数時間域の後過分極には異なるKコンダクタンスが関与する閲覧 2026-08-20