正電荷多了不應該內外電勢差加大嗎


這是一個好問題,我在高中的時候也想了很久才想明白的。

首先明確:靜息下,神經細胞質膜上的鉀離子通道是打開的,且鉀離子泄漏速度應大於鈉鉀泵轉運速率。

因此對於鉀離子的擴散存在物理化學平衡

K+(i)== K+(o) △G=0

i與o分別是胞內、外。以o、i簡記外、內濃度。

由能斯特方程:△G=zEF+RTln(o/i)

在此情況下,E描述的是膜兩側的電勢差(直觀起見,膜外-膜內,為正數)。應該考慮到細胞膜附近的K+濃度對E有貢獻。

可以近似認為E與K+濃度差呈一階線性關係。

E=E0+k(o-i)

k為一常係數。

胞外K+濃度o是因變數,因此可以聯立兩個方程得到如下形式

i+Alni+B=0

其中A=RT/zFk, B=-E0/k-Alno-o

對o求偏導

?i/?o+A/i ?i/?o-A/o-1=0

?i/?o=(1+A/o)/(1+A/i)

i&>o,A&>0

所以,?i/?o&>1

?E/?o&<0

隨著胞外K+提升,膜電位差的絕對值減小。

原因是胞外的K+也會擴散進胞內,且胞內K+濃度升高地更快,從而升高胞內電位,降低電位差絕對值


不請自來,剛剛本來一直想不通來知乎搜到了這個問題了,現在想通了,來答一下。

首先有個兩個背景知識:第一,就是細胞內液K+濃度是細胞外液的30倍,濃度差。第二,安靜狀態下,細胞對各種離子通透性以K+最高(相較於Na+,主要因為細胞膜中存在持續開放的非門控鉀通道),所以把K+的平衡電位看作靜息電位,也就是有那句經典名言,K+離子外流造成靜息電位。

濃度差——>電位差(濃度差造成了電位差)具體原因如下第二點

細胞外液K+濃度升高,導致了細胞內外濃度差減少了,K+外流減少了,進而電位差就減少了,於是平衡電位就減少了。

有什麼問題,要提出來啊!這也只是我得看法而已。感興趣的話我想強推下我公眾號Newpowering,有什麼想法一起交流啊。


簡單來說,靜息下鉀通道開放,會自動達到內外電化學平衡。所以外面多了的時候就會讓更多的鉀進入細胞使得內部的電荷增加。而進入細胞這部分鉀對於胞外的全部鉀來說只佔很小一部分。所以胞外基本不變,這麼一來電勢就減少了。


細胞膜靜息電位是鉀平衡電位。胞內鉀濃度是胞外鉀的39倍。如果胞外鉀升高,胞內外鉀濃度差變小,所以膜電位降低


搞明白三點就ok了:

1.實際細胞內外的離子濃度差是怎樣的?

細胞內高鉀(胞內鉀離子濃度是胞外鉀離子濃度的30倍),細胞外高鈉(胞外鈉離子濃度是胞內的12倍)

2.跨膜電勢差(即電位差)怎麼產生的?

無論是靜息還是產生動作電位,細胞最終需要回到一個平衡電位,而平衡電位是電位差驅動力與濃度差驅動力相等時的跨膜電位差,即濃度差大時,相應的,電位差驅動力也會加大。

3.胞外鉀離子濃度高時,胞內外鉀離子濃度差怎麼變化?電位差?

根據1,胞內外濃度差減小,既然濃度差減小,根據2,電位差也減小。

思路如上,若有不對還請指正。


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