3 循環器系のおはなし(3)

細胞の膜電位を理解していきましょう。

「心筋収縮にかかわる話だ!」の意識を忘れないでくださいね。

 

まず、細胞の中と外はプラスとマイナスがつり合った状態か…というと。

実は、細胞内はマイナスに傾いています。

これはカリウムチャネルのせいです。

「チャネル」というのは、決まったイオンだけが滑ることのできる滑り台。

濃度が高いほうから低いほうへとイオンが滑り出していきます。

カリウムチャネルということは、カリウムイオンだけが滑る滑り台です。

カリウムは細胞の中に多い(濃度が高い)、でしたよね。

だから細胞の中から外へと滑り出していきます。

内外のプラスマイナスのバランスが取れた状態から、

カリウムイオン(K+)のプラスが外に出ていくので、細胞内はマイナスになります。

これが、「静止膜電位(-70mV)」の理由です。

これを初期状態としておきますよ。

 

そもそも、どうして細胞内にカリウムイオンが多いのか。

それは細胞膜にナトリウムカリウムポンプというものがあるからです。

細胞の外にあるカリウムイオンを細胞内にかき込み、

代わりに細胞内のナトリウムイオンを細胞外にかき出すポンプです。

チャネルと違って、プラス(Na+)が出ていく代わりにプラス(K+)が入ってきますから、

細胞内外のプラスマイナス変動原因にはなりません。

「ポンプ」という以上、原動力が必要。

原動力はATPです。

ATPを使ってまでもカリウムイオンを細胞内にかき込んだほうが、

きっと細胞にとっては気持ちいいのでしょう。

チャネルやポンプは、細胞膜に埋まっている「膜タンパク(質)」ですよ。

 

ここに電気刺激が来ると、ナトリウムチャネルが開きます。

ナトリウムイオン(Na+)は細胞の外に多く(濃く)存在しますから、

細胞の外から中にプラスが流れ込んできます。

細胞内はマイナスからプラスに傾きます。

細胞内がプラスに傾くと、ナトリウムチャネルの蓋がしまります。

そしてカルシウムチャネルが開きます。

カルシウムイオン(Ca2+)も細胞外が多いので、

細胞の中にプラスイオンが流れ込んできます。

でも、ナトリウムイオンほどの濃度差はないので、

カルシウムチャネルの傾きはなだらかです。

細胞の中はまだプラスに傾いています。

やがて、細胞内外のカルシウイオン濃度差がなくなります。

濃度差がないと、チャネルは開いていても滑ることができません。

あとはずっと開いているカリウムチャネルのせいで、

細胞内はそのうちマイナスの初期状態に戻ります。

この「マイナス→プラス→マイナス」の動きが膜電位の動きです。

心筋の話にするなら、

心筋細胞は普段はマイナスの電気を帯びているけど、

電気刺激を受け取るとプラスに傾く。

これによって周囲の細胞に電気を伝えた後、普通の状態に戻る」ことになります。