膜电位

细胞膜两侧离子浓度的差异导致称为膜电位的電壓。 一般来说，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。 在上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: 蓝色五边形 – 钠离子；紫色方形– 钾离子；黄色圆形– 氯离子； 橘色长方形 – 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）；带箭头的大紫色结构表示一个跨膜钾离子通道以及钾离子的运动方向。