일반적으로 신경세포의 휴지막전위는 약 -70mV 정도이며, 세포 안쪽이 바깥쪽에 비해 상대적으로 음(-)전하를 띠고 있는 상태입니다.
휴지막전위가 형성되고 유지되는 주요 원인 4가지는 다음과 같습니다.
1. 이온의 농도 차이
세포막을 경계로 이온들이 불균등하게 분포해 있습니다. 세포 외부: 나트륨 이온($Na^+$)과 염화 이온($Cl^-$)의 농도가 높습니다. 세포 내부: 칼륨 이온($K^+$)과 음전하를 띠는 단백질($A^-$)의 농도가 높습니다.
2. 나트륨-칼륨 펌프($Na^+/K^+$ Pump)의 작동
세포막에 있는 펌프가 ATP(에너지)를 사용하여 이온을 강제로 이동시킵니다. 3개의 $Na^+$를 세포 밖으로 내보내고, 2개의 $K^+$를 세포 안으로 들여옵니다. 양이온이 나가는 양(3개)이 들어오는 양(2개)보다 많기 때문에 세포 안쪽이 상대적으로 음전하를 띠게 됩니다.
3. 세포막의 투과성 차이 (칼륨 통로의 유출)
세포막에는 이온들이 드나들 수 있는 '통로'가 있는데, 휴지 상태에서는 나트륨 통로는 대부분 닫혀 있지만, 칼륨 통로는 일부 열려 있습니다. 농도 차에 의해 세포 안의 $K^+$가 세포 밖으로 확산되어 나갑니다. 양전하를 띤 $K^+$가 밖으로 빠져나가면서 세포 안쪽은 더욱 마이너스(-)가 됩니다.
4. 세포 내부의 음전하 단백질
세포 내부에는 크기가 커서 세포막을 통과하지 못하는 음전하를 띤 단백질들이 많이 존재합니다. 이들이 세포 내부에 머물며 안쪽의 전위를 낮게 유지하는 데 기여합니다.
요약 및 의미
- 상태: 세포 안쪽은 (-)무극, 바깥쪽은 (+)자극을 띠는 분극(Polarization) 상태입니다.
- 전압: 약 -70mV.
- 중요성: 휴지막전위는 마치 '충전된 배터리'와 같습니다. 이 에너지를 유지하고 있어야만 나중에 자극이 왔을 때 빠르게 반응하여 전기 신호(활동전위)를 만들어낼 수 있습니다.
혹시 이와 관련하여 더 궁금한 점(활동전위, 탈분극 등)이 있으신가요?