Nguồn gốc của điện thế màng tế bào nghỉ

Hình chỉ ra những yếu tố quan trọng thiết lập nên điện thế màng, đó là:

Hình. Thiết lập các điện thế màng nghỉ trong các sợi thần kinh trong ba điều kiện: A, khi điện thế màng được gây ra hoàn toàn chỉ bởi sự khuếch tán kali; B, khi điện thế màng được gây ra bởi sự khuếch tán của cả ion natri và kali; và C, khi điện thế màng được gây ra bởi sự khuếch tán của cả ion natri và kali cộng với việc bơm cả hai ion này bằng bơm Na + -K +.

Sự đóng góp góp của sự khuếch tán kali

Hình A, chúng ta giả định rằng chỉ có sự vận chuyển của mình ion kali được khuếch tán qua màng, được chứng minh bởi sự mở kênh kali bên trong và ngoài màng tế bào. Vì tỉ lệ nồng độ kali trong và ngoài màng rất cao, tới 35:1, theo phương trình Nerst , khuếch tán kali tạo điện thế là -61 mV x log35 = -94mV. Vì vậy nếu kali là ion duy nhất tạo ra điện thế nghỉ thì điện thế nghỉ bên trong sợi thần kinh sẽ là -94mV như được chỉ ra ở hình vẽ.

Sự đóng góp của khuếch tán ion natri

Hình B chỉ ra phần đóng góp thêm cho điện thế màng do khuếch tán natri, gây ra bởi sự khuếch tán natri qua sự rò rỉ kênh Na+-K+. Tỉ lệ nồng độ với natri bên trong và ngoài màng là 0,1, do đó tính điện thế bên trong màng theo phương trình N là +61mV. Hơn nữa được chỉ ra ở hình 5-5b là điện thế khuếch tán kali là -94mV. Vậy chúng sẽ tác động lẫn nhau như thế nào? Và điện thế tổng hợp là gì? Câu hỏi này sẽ được trả lời bởi phương trình Goldman đã được mô tả từ trước. Bằng trực giác, có thể thấy rằng nếu màng có tính thấm cao với kali nhưng chỉ co tính thấm thấp với natri thì sẽ rất hợp lí nếu sự đóng góp của kali cho việc hình thành điện thế màng là nhiều hơn natri. Ở tế bào thần kinh bình thường, sự khuếch tán của kali gấp 100 lần natri. Dùng tỉ số này vào phương trình Goldman điện thế bên trong màng là -86mV, gần với điện thế khuếch tán kali được chỉ ra trong hình.

Sự đóng góp của bơm Na+-K+

Trong hình C, bơm Na+-K+. được chỉ ra để cung cấp thêm sự đóng góp vào điện thế nghỉ. Hình này chứng minh việc bơm liên tục 3 ion natri ra bên ngoài màng xảy ra thì có 2 ion kali được bơm vào bên trong. Việc bơm nhiều ion natri hơn kali gây ra việc mất điện tích dương bên trong màng tế bào, tạo thêm một mức điện thế âm( khoảng -4mV) phía bên trong màng so với chỉ khuếch tán đơn thuần. Như vậy, như được chỉ ra ở hình C, điện thế màng được tạo bởi tất cả các yếu tố này tác động vào cùng 1 thời điểm là -90mV.

Tóm tại, sự khuếch tán đơn thuần kali và natri sẽ tạo ra điện thế màng khoảng -86mV, nó được tạo thành hầu hết bởi sự khuếch tán kali. Thêm vào đó -4mV được tạo ra do hoạt động bơm liên tục của bơm Na+-K+, tạo nên điện thế màng -90mV.