
【化】 membrane potential
film; membrane; theca; velamen; velum
【化】 membrane
【医】 coat; envelope; film; lemma; membranae membranae; membranae membrane
panniculus; theca; thecae; tunic; tunica; velamen; velamenta
velamentum
【化】 electric potential
【医】 potential
膜电势(membrane potential)是生物电现象的核心概念,指细胞膜内外两侧因离子浓度差异形成的电位差。其英文对应词为“membrane potential”,在电生理学中常用符号$V_m$表示,单位为毫伏(mV)。
膜电势源于细胞膜对离子的选择性通透性及离子浓度梯度。静息状态下,哺乳动物神经细胞的典型膜电势约为$-70text{ mV}$(参考:《生理学原理》第9版)。该电势主要由钠钾泵(Na⁺/K⁺-ATPase)主动运输和钾离子被动扩散共同维持。
膜电势调控细胞信号传导、肌肉收缩和神经冲动传递。异常膜电势与心律失常、癫痫等疾病相关,临床通过膜片钳技术进行检测(依据:《电生理学方法》)。近年光遗传学技术通过调控膜电势实现精准神经调控(参考:Cell期刊论文)。
膜电势是生物膜(如细胞膜)两侧因离子浓度差异及选择性通透性形成的电位差,在生物体内具有重要的生理功能。以下从定义、形成机制和作用三方面综合解释:
膜电势指生物膜内外两侧因离子分布不均或选择性跨膜运输导致的电势差。在静息状态下,细胞膜两侧通常维持约-70mV的电位差(膜内为负,膜外为正)。
公式补充
静息膜电势可通过Goldman-Hodgkin-Katz方程近似计算:
$$
Vm = frac{RT}{F} ln left( frac{P{K}[K^+{外}] + P{Na}[Na^+{外}] + P{Cl}[Cl^-{内}]}{P{K}[K^+{内}] + P{Na}[Na^+{内}] + P{Cl}[Cl^-_{外}]} right)
$$
其中$P$为离子通透性,$R$为气体常数,$T$为温度,$F$为法拉第常数。
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