質問 1: 膜電位 (Vm) とナトリウム平衡電位 (ENa) を定義します。活動電位中にどのような変化が起こりますか?
回答 1: 回答: 膜電位 (Vm) は、任意の瞬間におけるニューロン膜にかかる電圧です。静止膜の電位は -75mV です。ナトリウム平衡電位 (ENa) は、細胞膜がナトリウムイオンのみを透過できるときに到達する安定した平衡電位です。ENa の値は 62 mV です。しかし、静止状態では、膜はナトリウムを透過しません。活動電位の印加中に、ナトリウムチャネルが開き、ナトリウムが細胞内に流入します。大きなナトリウム電流は、膜電位を負の静止状態から ENa に向かってシフトさせます。S ナトリウム チャネルは 1 ミリ秒後に不活化され、カリウムの流出により膜が再分極し、膜電位がカリウムの平衡電位に戻ります。
質問 2: 活動電位中に、初期の内向き電流と後期の外向き電流を運ぶイオンはどれですか?
回答: 活動電位の初期段階では、膜を通したナトリウムイオンの流入により膜が一時的に脱分極します。短時間の内向きナトリウム電流は、電位依存性ナトリウム チャネルがわずか 1 ミリ秒間だけ開いた結果です。膜の再分極はカリウム流出の結果であり、これは 1 ミリ秒の遅延後の電位依存性カリウム チャネルの開口による外向きのカリウム電流です。
質問 3: 活動電位はなぜ「オール オア ナッシング」と呼ばれるのでしょうか?
回答: 活動電位は、部分的な活動電位が存在しないため、「全か無か」と呼ばれます。物理的または電気的イベントによってナトリウム透過性チャネルが開きますが、軸索が活動電位を生成するには、その結果として生じるナトリウムイオンの流入と、ダイナモ電位と呼ばれる脱分極が臨界レベルに達する必要があります。危険レベルは閾値と呼ばれます。脱分極の閾値に達すると、細胞は活動電位を発火させます。
質問 4: 一部の電圧ゲート型 K+ チャネルは、活動電位で開く時間のため、遅延整流器と呼ばれます。これらのチャネルが適切に開くまでに時間がかかる場合はどうなるのでしょうか?
答え: 膜脱分極の 1 ミリ秒後に、電位依存性カリウム チャネルが開きます。結果として生じるカリウムのコンダクタンスは、膜電位を整流またはリセットします。整流膜電位が 1 ミリ秒遅れるため、この導電率は遅延整流器と呼ばれます。これらのチャネルが通常より長く開いている場合、活動電位は広くなり、静止膜電位が回復することを意味します。
質問 5: 顕微鏡で見えるようにテトロドトキシン (TTX) にラベルを付けたと想像してください。TTX をニューロンに洗い流した場合、細胞のどの部分が標識されると予想されますか? TTX をニューロンに適用するとどのような結果が得られますか?
回答: TTX は、電位依存性ナトリウム チャネルの機能を妨害する天然毒素です。TTX はチャネルの外側の特定の部分にしっかりと結合することでナトリウム透過性の細孔をブロックし、ナトリウム依存性の活動電位をすべてブロックします。TTX をニューロンに適用すると、その神経内のすべてのインパルスがブロックされ、入力に関係なく活動電位が誘発されなくなります。標識された TXX は、電位依存性ナトリウム チャネルが集中している細胞軸索上に見られます。
質問 6: 活動電位の伝導速度は軸索の直径とともにどのように変化しますか? なぜ？
回答: 活動電位の速度は、活動電位の前に脱分極がどの程度広がるかによって決まります。これは、軸索の物理的特性に依存します。双方向の指向性電荷は、軸索内で発生することも、軸索膜を越えて発生することもあります。軸索が狭くなり、開いた細孔が多くなると、より多くの電流が軸索膜を通過して失われます。軸索電流が広く、いくつかの開いた孔がある場合、電流は軸索内を流れます。電流が軸索のさらに下流、つまり活動電位の前に流れるほど、膜は脱分極し、活動電位の伝播が速くなります。したがって、軸索伝導速度は、軸索直径の増加とともに増加します。