活動電位

「活動電位」に関する基準値

静止膜電位	-90 〜 -70 [ mV ]
細胞内ナトリウムイオン濃度 [ Na+ ]	10 [ mmHg ]
細胞外ナトリウムイオン濃度 [ Na+ ]	142 [ mmHg ]
細胞内カリウムイオン濃度 [ K+ ]	150 [ mmHg ]
細胞外カリウムイオン濃度 [ K+ ]	4 [ mmHg ]

「ザックリ」説明

「シッカリ」説明

活動電位とは

活動電位とは、ものすごく簡単に言うと「細胞の電気の変化を表したもの」です

活動電位をしっかり理解するためには、細胞の内外のイオン濃度から説明しなくてはいけません。

細胞を内と外に分けた時、内側を細胞内、外側を細胞外と言います。

細胞内と細胞外では含まれているイオンの分布が異なるという特徴があります。

これらの分布と、その細胞内外を仕切る膜の通りやすさにより、細胞内と細胞外の間には電位差が存在します。

この電位差を「膜電位」と言います。

電位差は、陸地でいうところの高低差と考えてください。

坂の上から水を流したら下に向かって流れていくように、電気も電位が高いところから電位が低いところに向かって流れていきます。

活性化していない（興奮していない）状態の細胞内部は、細胞外部に比べて電位的に低くなっています。

この活性化していない状態の電位差を「静止膜電位」と言います。

細胞が活性化していない状態から脱することを、興奮と言いますが、細胞が興奮する際には、この静止膜電位が急上昇します。

この変化のことを「活動電位」と言うのです。

静止膜電位については、以下をご覧ください。

→医療での「静止膜電位」について簡単に解説！

活動電位の流れ

では、どのようにして細胞の電位は変化していくのでしょうか。

細胞が何らかの刺激を受けると、ナトリウムイオンに対する透過性が上昇します。

前章でも確認した通り、ナトリウムイオンは細胞外で多いイオンですので、濃度差によって細胞外から細胞内へと急速に移動します。

これにより、細胞内の電位が急激に上昇します。

この段階のことを「第0相」と呼びます。

ある程度細胞内の電位が上昇すると、ナトリウムの急速な移動は停止します。

このとき、細胞内の電位はマイナス領域から一瞬だけプラス領域に至りますが、これを「オーバーシュート」と言います。

このオーバーシュートまでの一連を「第1相」と言います。

その後、細胞内のカリウムが細胞外に排出されていくため、細胞内の電位は下がっていきます。

しかし、心臓の心室筋といった特定の細胞ではこのときにカルシウムの流入を伴うことで平坦（プラトー）相という電位が並行に近い値を取ることもあります。

これが「第2相」に分類されます。

第2相の期間中には如何なる刺激を受けても、次の活動電位が発生しないことから「不応期」と呼ばれることもあります。

一定時間経過の後、カルシウムの細胞内流入は停止し、カリウムの細胞外排出により細胞内の電位は静止状態に戻っていきます。

この戻る過程を「第3相」と言い、静止膜電位のことを「第4相」と言います。

かなり噛み砕いて解説してきましたが、実際の活動電位は「チャネル」の働きを理解する必要があり、もっと複雑です。

しかし、大まかな流れは把握できたかと思います。

ちなみに、興奮していない静止膜電位の状態を0mVから離れているので「分極状態」と言い、逆に興奮状態に移行した場合には0mVに近づき、分極状態ではなくなるため「脱分極状態」と言います。

まとめると