막 전위

막 전위(膜電位, Membrane potential)는 지질막으로 둘러싸인 구조의 안과 밖의 전위차를 의미한다. 주로 세포막에서 발생하는 전위차를 의미하는 세포 전위의 개념으로 많이 사용된다. 세포 밖을 기준으로 막 전위 값은 보통 -40 mV에서 -80 mV사이를 갖는다.

모든 동물 세포들의 세포막들은 단백질들이 껴있는 지질 이중층으로 이루어져 있으며 이온의 이동을 막거나 확산을 돕는 역할을 모두 수행한다. 막관통 단백질 혹은 이온 펌프는 활발히 이온을 세포막 너머로 보내며 막 안팎의 농도 기울기를 형성한다. 반면 이온 통로는 마찬가지로 이온을 막 너머로 보내지만 이러한 농도차를 완화시켜주는 역할을 한다. 이온 펌프와 이온 통로는 세포막에 삽입된 전기적으로 배터리와 저항기와 관계와 같으며 이와 같이 세포 안과 밖의 전압을 만들어 준다.

대부분의 원형질막은 안팎의 전위차를 갖고 있으며 대체로 막의 바깥에 대해 안쪽이 음전하를 띤다. 막 전위는 다음과 같은 두 가지 기본적인 기능을 갖는다. 첫째로 세포막에 있는 다양한 분자들의 작동으로 에너지를 얻음으로 세포의 배터리와 같은 기능을 한다. 둘째로 신경세포과 근육세포와 같은 세포들에서 전위차를 이용해 서로 다른 세포 간 신호 전달을 가능하게 한다. 신호는 한 지점의 이온 통로를 열거나 닫음으로써 세포막에 부분적으로 전위차의 변화를 주는 것으로 만들어진다. 이러한 전하상 변화는 빠른 속도로 인접하거나 혹은 좀 더 먼 곳에 위치한 세포막 상의 이온 통로를 열거나 닫도록하여 신호의 재생산을 일으킨다.

한편, 세포들이 상대적으로 안정적인 막 전위값을 갖는 상태를 휴지 전위라 부른다. 신경 세포에서의 휴지 전위는 주로 -70 mV에서 -80 mV 사이로 측정되며 이온 통로의 열고 닫힘으로 휴지 전위로부터의 탈출이 일어난다. 세포 내부의 전하가 -70 mV에서 -60mV 정도로 휴지 전위에 비해 음성을 덜 띠게 될때를 탈분극 상태라 부르고, 세포 내부의 전하가 -70 mV에서 -80mV 정도로 더욱 음성을 띠게 될 때를 과분극 상태라 부른다. 신경세포와 근육세포와 같은 흥분이 일어나는 세포에서 일어나는 충분한 탈분극은 막 전위가 짧은 시간(1에서 100 밀리세컨드 사이)에 빠르고 분명하게 변화하는 활동 전위를 일으킨다. 활동 전위는 특정 전압의존성 이온통로(Voltage-gated ion channel)에 의해 생성된다.

신경 세포에서 막 전위를 변화시키는 요소들은 다양하게 존재한다. 수많은 종류의 이온 통로를 지녔으며 일부는 화학적으로, 일부는 전압의존적으로 기능을 수행한다. 전압의존성 이온 통로들은 같은 이온 통로의 전위차 변화나 복잡한 기작을 지닌 일시적으로 막 전위의 변화를 일으키는 활동 전위의 진동과 재생산 과정과 같은 피드백 루프(feedback loops)의 영향을 받아 조절된다.

흥분성 세포

흥분성 세포(興奮性 細胞)는 막 전위에 의해 작동하는 전압 개폐 나트륨 통로나 칼슘 통로를 가지고 있는 세포를 의미한다. 흥분성 세포막(excitatory membrane)을 가지고 있다고도 일컬어진다. 신경세포, 근육세포, 내분비세포 등이 이에 해당한다.

같이 보기

• 시냅스후 전위

외부 링크

• https://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_potential