膜电位

在生理学中，膜电位（）又称跨膜电位（transmembrane potential）、膜电压（membrane voltage），是以细胞膜相隔的细胞内外溶液之间的电位差（电压）。动物与植物的细胞膜在静息时维持一定电位差，细胞内部的负电性常大于其外部。大多数细胞的膜电位保持相对稳定，可兴奋细胞则能产生较大变化。在电化学中，膜電位是指以膜相隔之兩溶液間產生的電位差。

膜电位是細胞生命活動的過程中伴隨之電現象，其大小主要由细胞内外溶液的离子组成以及离子的膜通透性决定，其形成也依赖膜上各种离子通道和{le|離子轉運蛋白|ion transporter|离子泵}}的共同作用。膜电位在神经细胞通信过程中，起着重要作用。

分类
膜电位可分为包括静息电位和动作电位两大类吴福彪.静息电位、动作电位的产生机制及影响其大小的主要因素[J].生物学教学, 2009(7):2.DOI:10.3969/j.issn.1004-7549.2009.07.033.：
 静息电位（resting potential）是细胞在静息状态下，存在于细胞膜内外两侧的膜电位。通常以细胞外为基点（零点），按物种不同和细胞类别不同，静息电位可在-20mV至-200mV之间。人类神经细胞的静息电位则约在-70至-60mV之间。
 动作电位（action potential）是原本在静息状态下的可兴奋细胞（神经或肌肉），在接受适当的刺激（阈上刺激）后，产生膜电位发生迅速、可传导、一过性、可逆转的波动，沿着神经轴突或肌细胞膜以全或无的特点进行传播的电位。

机制
如右图，常见的膜电位的电压在+40 mV到–70 mV之间。许多离子包括在膜之间都有浓度差，包括钾离子（K+），其膜内的浓度要高于膜外的浓度。钠离子（Na+）和氯离子（Cl−）在胞外区域浓度高，在胞內区域浓度低。这些浓度差为膜电位提供了势能。当膜允许离子进行穿透时，便形成了膜电位。

在右图的这种简化的情况下，如果膜选择性地允许钾离子通过，那么这些正离子便可以通过向膜外部扩散来消除膜内、膜外的浓度差，使得膜内总电荷为负。这种电荷分离的过程导致了膜电位。注意整个体系还是电中性的——这些正电荷在细胞外，负电荷在细胞内，二者互相吸引，沿着双层细胞膜一字排开。因此，膜电位只存在于邻近细胞膜的那一小点。电荷的相互分离是膜电位的基础。

注意这是一个示意图，只是大概地说明了离子是如何形成膜电位的。此外还有些其他离子，如钠、氯、钙等，它们对膜电位影响不大——尽管它们在膜内、膜外的浓度差比钾还大，但是它们的膜穿透性不如钾离子高。

图例:  – 钠离子；– 钾离子；– 氯离子；  – 不能通过细胞膜的阴离子（这些由包括蛋白在内的不同物质产生）；带箭头的大结构表示一个跨膜钾离子通道以及钾离子的运动方向。

发现
1791年意大利解剖學家路易吉·伽伐尼（L.Galvani）偶然發現，將蛙腿肌肉放置於鐵板上，利用銅鉤鉤住蛙的脊髓，銅鉤與鐵板接觸時，其肌肉產生收縮，他把此現象歸因於動物電。

1950年代，霍去金和赫胥黎研究烏賊巨大神經元軸突（直徑>1mm）發現了細胞內外具有電位差，靜止狀態時神經細胞內電位較低（約-65mV）。

参考

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