Điện thế màng

Differences in the concentrations of [[ion]]s on opposite sides of a [[Màng tế bào|cellular membrane]] lead to a [[Hiệu điện thế|voltage]] called the membrane potential.
Typical values of membrane potential are in the range –40 mV to –70 mV. Many ions have a concentration gradient across the membrane, including [[Kali|potassium]] (K+), which is at a high concentration inside and a low concentration outside the membrane. [[Natri|Sodium]] (Na+) and [[chloride]] (Cl−) ions are at high concentrations in the extracellular region, and low concentrations in the [[Nội bào|intracellular]] regions. These concentration gradients provide the [[Thế năng|potential energy]] to drive the formation of the membrane potential. This voltage is established when the membrane has permeability to one or more ions.
In the simplest case, illustrated here, if the membrane is selectively permeable to potassium, these positively charged ions can diffuse down the concentration gradient to the outside of the cell, leaving behind uncompensated negative charges. This separation of charges is what causes the membrane potential. Note that the system as a whole is electro-neutral. The uncompensated positive charges outside the cell, and the uncompensated negative charges inside the cell, physically line up on the membrane surface and attract each other across the [[Lớp lipid kép|lipid bilayer]]. Thus, the membrane potential is physically located only in the immediate vicinity of the membrane. It is the separation of these charges across the membrane that is the basis of the membrane voltage.
Note also that this diagram is only an approximation of the ionic contributions to the membrane potential. Other ions including sodium, chloride, calcium, and others play a more minor role, even though they have strong concentration gradients, because they have more limited permeability than potassium.

"Key": Blue pentagons – sodium ions; Purple squares – potassium ions; Yellow circles – chloride ions; Orange rectangles – membrane-impermeable anions (these arise from a variety of sources including proteins). The large purple structure with an arrow represents a transmembrane potassium channel and the direction of net potassium movement.
Điện thế màng là sự khác biệt về điện thế giữa bên trong và bên ngoài của một tế bào sinh học. Đối với bên ngoài của tế bào, giá trị thông thường của điện thế màng rơi vào khoảng từ –40 mV tới –80 mV.

Tất cả tế bào động vật đều được bao quanh bởi một lớp màng được cấu tạo nên từ một lớp lipid kép với các protein gắn vào trong nó. Lớp màng đóng vai trò là cả lớp cách điện lẫn một hàng rào khuếch tán đối với chuyển động của các ion. Các protein vượt màng, còn được gọi là đơn vị vận chuyển ion hoặc protein bơm ion, tích cực đẩy ion dọc màng và thiết lập nên gradien tập trung dọc màng, và các kênh ion cho phép ion di chuyển dọc màng xuống những gradien tập trung đó. Bơm ion và kênh ion thì tương đương về mặt điện tích so với một cặp pin và điện trở lồng vào trong màng, và do đó tạo nên một điện áp giữa hai phía của màng.

Hầu như tất cả tế bào nhân thực (bao gồm tế bào động vật, thực vât, và nấm) duy trì một điện thế xuyên màng không ở mức không, thường là có điện áp âm ở trong tế bào, so với ngoài tế bào rơi vào khoảng –40 mV đến –80 mV. Điện thế màng có hai chức năng cơ bản.Đầu tiên, nó cho phép tế bào thực hiện chức năng như một cục pin, cung cấp năng lượng để điều khiển một loạt các "thiết bị phân tử" được gắn vào trong màng. Hai là, ở các tế bào kích thích về mặt điện tích ví dụ như neuron và tế bào cơ, nó được sử dụng đề truyền tín hiệu giữa các phần khác nhau của tế bào.