[생명 세특] 활동전위에 대해 알아보자 (2)

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[이전 이야기]

Na hypothesis를 지지하는 실험 결과를 통해 막전위가 세포막의 이온 통로 별 투과도 변화에 따라 발생한다는 가설에 신빙성을 더한 H&H. 하지만 아직 이 정도로는 주변 과학자들의 이목을 끌지 못하는데...

나도 관심을 다오

좋아요와 댓글을 마구마구 달아달란 말이다....

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우리는 지난 글에서 Na 통로, K 통로의 투과도(G)가 시간에 따라 변화하여 활동전위를 만듦을 시사하는 실험적 증거를 보았다. 그렇다면 질문해야 할 것은 "그래서, 시간에 따라 투과도가 정확하게 어떻게 변하는데?" 라는 점이다.

아쉽게도 그 의문을 이번 글에서 바로 풀어내기란 쉽지 않다.

대신 이번 글에서는 잠깐 쉬어가는 의미로 앞선 내용을 보강하는 시간을 가져 볼 것이다.

네른스트 식을 이용해서 위 그림과 같은 상황에서의 휴지전위를 계산해 보자.

계산 결과 $RT0gXGZyYWMge1JUfXt6Rn1sbijIEjV9ezE1NX0pPS05MSAobVYp$ 으로, 이 상황에서 휴지전위는 -91mV가 됨을 알 수 있다.

즉, -91mV의 내외부 전위차가 생길 때 까지 (안쪽이 바깥쪽에 비해 전위가 91mV 낮아질 때 까지) K+ 이온이 이동할 것이다. 현재 측정된 막전위를 V라고 한다면, 현재 막전위와 네른스트 식에 의해 계산된 평형전위의 차이 (V-E)가 해당 이온의 이동을 결정하는 기전력(driving force)이 될 것이다.

만약 V>E라면 K+는 세포 밖으로 나갈 것이고, V<E라면 반대로 세포 내로 들어오려 할 것이다.

이에 대해서는 막전위를 E로 만들고 싶은 K+ 이온 입장에서 생각을 해보자.

K+는 양이온이므로 세포 밖으로 빠져나가면 막전위가 감소할 것이다. 이 정도만 설명해도 이해 할 것이다.

한편, 기전력이란 단어를 들었을 때 흠칫한 물1러들의 예상대로, 여기서 갑자기 회로가 뿅하고 등장한다.

세포막을 전기회로로 구성하면 어떤 형태를 보일까?

우리는 세포막이 단순한 인지질 이중층으로만 구성되어있는 것이 아니라, 다양한 막단백질이 세포막에 박혀 있고, 막단백질을 통해 물질이 통과한다는 사실을 잘 알고 있다.

이러한 막단백질은 경우에 따라 열리고 닫히므로 (=투과도가 변하므로) 일종의 저항 성분으로 번역될 수 있을 것이다.

또한 세포막 자체는 전기가 통하지 않으므로 절연체 역할을 하지만, 세포막 양쪽의 체액은 축전기의 평행판과 같은 역할을 하게 된다.

이를 종합하면, 신경세포의 세포막을 전기회로로 나타낸 그림은 아래와 같다.

저항에 화살표를 단 것은 이 저항이 가변저항임을 의미하는 것이다.