細胞膜の脱分極と再分極

神経細胞 安静時は彼らの両端に電荷があります 膜：セルの外側は正に帯電し、セルの内側は負に帯電します。 脱分極は、神経細胞がこれらの電荷を逆転させるときに発生します。 それらを静止状態に戻すには、 ニューロン 別の電気信号を送信します。 セルが特定のイオンをセルに出し入れすることを許可すると、プロセス全体が発生します。

分極とは、細胞膜の両側に反対の電荷が存在することです。 脳細胞では、内側が負に帯電し、外側が正に帯電しています。 これを可能にするには、少なくとも3つの要素が必要です。 まず、セルには、電荷を帯びた塩や酸などの分子が必要です。 第二に、セルには、帯電した分子が自由に通過しない膜が必要です。 このような膜は、電荷を分離するのに役立ちます。 第三に、細胞は、帯電した分子を一方の側に移動させ、一方のタイプの分子をこの側に、もう一方のタイプをもう一方の側に保存できるタンパク質ポンプを膜に持つ必要があります。

細胞は、膜のさまざまな側にさまざまな種類の帯電した分子を移動して保存することにより、分極化されます。 帯電した分子は イオン. ニューロンは、カリウムイオンを取り込みながら、ナトリウムイオンをポンプで排出します。 静止状態（細胞が他の細胞に電気信号を送信していないとき）では、ニューロンの外側には内側よりも約30倍多くのナトリウムイオンがあります。 カリウムイオンには逆のことが当てはまります。 セルの内部には、有機酸と呼ばれる分子も含まれています。 これらの酸には負の電荷があるため、セル内の負の電荷に追加されます。

ニューロンは、その指先に電気信号を送信することによって別のニューロンと通信します。これにより、指先は隣接する細胞を刺激する化学物質を放出します。 シナプス後電位として知られるこの電気信号と電位のタイプは、膜の段階的な脱分極を定義します。 それが十分に大きい場合、それは活動電位を引き起こします。 活動電位は、ニューロンがその膜のタンパク質チャネルを開くときに発生します。 これらのチャネルは、ナトリウムイオンがセルの外側からセルに流れることを可能にします。 ナトリウムがセルに突然突入すると、セル内の電荷が負から正に変化し、外側も正から負に変化します。 脱分極から再分極へのイベント全体が約2ミリ秒で発生し、ニューロンが活動電位を高速バーストで発火させ、ニューロンの通信を可能にします。

ニューロンの膜を横切る適切な電荷が回復するまで、新しい活動電位は起こり得ません。 これは、セルの内側が負である必要があり、外側が正である必要があることを意味します。 細胞は、その膜のタンパク質ポンプをオンにすることによって、この状態を回復するか、それ自体を再分極させます。 このポンプはナトリウム-カリウムポンプと呼ばれます。 セルから送り出されるナトリウムイオン3つごとに、2つのカリウムイオンを送り込みます。 ポンプは、セル内の適切な電荷に達するまでこれを行います。