1. 개요
뉴런과 근육세포와 같은 곳들은 자극을 받으면 이에 대한 활동전위가 일어난다. 이때의 활동 전위를 흥분이라고 하며 이를 전도시키는 것을 흥분 전도라고 한다. 한국의 교육과정에서는 생명과학1에서 배운다.2. 과정
자극이 일어나고 경과된 시간에 따라 분극[1], 탈분극[2]. 재분극/과분극[3], 이온의 재배치로 나뉜다.
2.1. 분극
분극(repolarization)은 자극을 받지 않는 지점으로 휴지 상태이다. 분극 상태의 뉴런은 세포막을 경계로 Na+의 확산을 담당하는 Na+ 통로, K+의 확산을 담당하는 K+ 통로, Na+ - K+ 펌프[4]가 있다. 세포막의 안쪽은 상대적으로 음전하의 막단백질이 존재하여 음전하를 띠며 이와 반대로 세포막의 바깥쪽은 양전하를 띤다. 보통 세포 밖의 칼륨 이온 농도는 3.5mM ~ 5mM, 나트륨 이온 농도는 135mM ~ 145mM 이며 세포 안의 칼륨 이온 농도는 150mM, 나트륨 이온 농도는 15mM이다.
2.2. 탈분극/감분극
역치 이상의 자극이 가해진 지점에서는 Na+ 통로가 열려서 나트륨 이온의 막 투과도가 커지고 세포 밖에서 안으로 유입된다. 이러한 과정으로 인해 막전위가 상승하며 보통 +30mV ~ +35mV 까지 상승한다.[5]또 자극의 세기나 주기가 어떻든 +30mV ~ +35mV까지 상승한다. 즉, 절대적인 상수에 해당하는 값이다.
2.3. 재분극/과분극
탈분극에서 상승한 막전위가 다시 휴지 전위로 하강하는 현상이며 자극이 주어진 시점으로부터 오랜 시간이 지나면 Na+ 통로는 닫히며 대신 K+ 통로가 열린다. 이 때문에 칼륨 이온의 막 투과도가 높아지면서 세포 안에서 세포 바깥으로 확산된다. 이러한 과정으로 인해 막전위가 하강한다. 이 때 막전위가 과도하게 하강하면서 휴지 전위(-70mV)보다 낮아지는 현상이 일어나는데 이를 과분극이라고 한다.재분극까지 거치면 일어난 부위는 Na+ - K+ 펌프로 인하여 다시 -70mV의 분극 상태가 되며 위의 과정을 반복하면서 흥분의 전도가 일어난다.
[1]
-70mV
[2]
-70mV ~ +30mV
[3]
+30mV ~ -80mV
[4]
이때 이 펌프의 작용은 확산의 원리를 이용한 것이 아니기에
ATP를 소모한다.
[5]
활동전위