QJ31A082　生理学

活動電位の急激な上昇（脱分極相）をつくるのは、電位依存性Na⁺チャネルが開いて起こるNa⁺の細胞内への流入です。正答は3。

静止している神経細胞の膜ではK⁺漏洩チャネルが開いており、K⁺が濃度勾配に従って細胞外へ出ようとする力と、それによって細胞内に残る負電荷がK⁺を引き止める力とがつり合う−70mV前後（細胞内が負）で膜電位は安定します。この前提となるイオン分布（Na⁺は細胞外に多い／K⁺は細胞内に多い）を維持しているのがNa⁺/K⁺ポンプで、ポンプ自体が膜電位に直接与える寄与は数mV程度です。刺激で膜電位が閾値（−55mV前後）まで上がると、電位依存性Na⁺チャネルが一斉に開きます。Na⁺にとっては「細胞外に多い」という濃度勾配と「細胞内が負」という電気的勾配の両方が内向きに働くため、Na⁺が一気に細胞内へ流入します。この内向き電流がさらに脱分極を進める正のフィードバックとなり、膜電位は0mVを超えてオーバーシュートします。その直後にNa⁺チャネルは不活性化し、遅れて開いた電位依存性K⁺チャネルからK⁺が細胞外へ流出することで再分極が起こります。「上がるときは陽イオンが入る、下がるときは陽イオンが出る」と、電荷の出入りの向きから考えると迷いません。

🔗 関連図（かずひろ解剖学 図解ライブラリ）

活動電位の発生▶ この図の説明を読む

この図の解説

神経細胞膜での活動電位の発生を3段階で示した図。上部の凡例にK+チャネル・Na+-K+ポンプ・Na+チャネルの3種類が示される。(1)静止電位(-70mV)、(2)脱分極(活動電位の発生)、(3)再分極の各段階で、電位計の針の位置とイオン(Na+・K+)の膜内外分布・チャネルの開閉が対応づけられている。

学習の要点

• 静止電位: Na+-K+ポンプの働きで細胞外はNa+が多く、細胞内はK+が多い。膜内はマイナスに荷電し電位は約-70mV。
• 脱分極: 刺激により閾値に達するとNa+チャネルが開き、Na+が細胞内へ流入。膜電位はプラスまで上昇する(オーバーシュート)。
• 再分極: Na+チャネルが閉じてK+チャネルが開き、K+が細胞外へ流出。膜電位は再び-70mVへ戻る。
• 覚え方: 上がる(脱分極)=Na+が内へ、下がる(再分極)=K+が外へ。動く陽イオンと方向をセットで覚える。
• よくある間違い: Na+-K+ポンプ(能動輸送でイオン勾配を作る)と、電位変化を起こすNa+/K+チャネル(受動的なイオン流)を混同しないこと。

比較表

段階	イオンの動き	膜電位
静止電位	Na⁺-K⁺ポンプで細胞外にNa⁺・細胞内にK⁺が多い。膜内はマイナス	約-70mV
脱分極	Na⁺チャネルが開きNa⁺が細胞内へ流入	プラスへ上昇（オーバーシュート）
再分極	Na⁺チャネルが閉じK⁺チャネルが開き、K⁺が細胞外へ流出	-70mVへ戻る

確認問題（その場で確認・記録には残りません）

静止電位はおよそ何mVか。

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答え: 約-70mV。

脱分極時に開くチャネルと動くイオンの向きは。

答えを見る

答え: Na⁺チャネルが開き、Na⁺が細胞内へ流入する。

Na⁺-K⁺ポンプとNa⁺/K⁺チャネルの違いは何か。

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答え: ポンプは能動輸送でイオン勾配をつくり、チャネルは受動的なイオン流で電位変化を起こす。

← 図を閉じて問題に戻る

※ 確認問題はその場の理解確認用で、復習スケジュール(FSRS)には記録されません。

活動電位に伴う電位の変化-過分極と脱分極▶ この図の説明を読む

この図の解説

このグラフは神経細胞の膜電位(縦軸 mV)が時間(横軸 ms)とともに変化する様子を示す。まず3本の基準線に注目したい。破線で引かれた-70mVの静止電位、-55mVの閾値、そして0mVである。左側では、興奮性シナプス後電位(EPSP)が膜電位を静止電位から閾値の方へ押し上げ、青い線で描かれた抑制性シナプス後電位(IPSP)は逆に膜電位を下へ引き下げている。膜電位が-55mVの閾値に達するとNaチャネルが開いて急激な脱分極が起こり、膜電位は0を超えてプラス側へ跳ね上がる(オーバーシュート、頂点は+40近く)。0を超えたあたりでKチャネルが開いてNaチャネルが閉じ、Naの流入が止まりKの流出が続くことで再分極する。その後いったん静止電位より深くマイナス側へ振れる後過分極を経て、-70mVの静止電位に戻る。

学習の要点

• 静止電位-70mVから膜電位が上昇し、閾値-55mVを超えると活動電位が発火して+40近くまでオーバーシュートする。
• 覚え方のコツ: 上がる相=脱分極=Na流入、下がる相=再分極=K流出。「ナトリウム入って上へ、カリウム出て下へ」で対にして覚える。
• 関連知識: 神経終末のシナプス小胞から放出された神経伝達物質が受容体に結合してNaチャネルを開くとEPSPが生じ、膜電位が閾値へ近づく。
• よくある間違い: 再分極と過分極の混同。再分極はプラスの頂点から-70mVへ戻る過程、過分極(後過分極)は-70mVよりさらにマイナス側へ深く振れること。
• 臨床応用: GABAなどの抑制性伝達物質は膜を過分極させて発火閾値までの幅を広げ、神経を興奮しにくくする。鎮静薬や抗けいれん薬の作用を理解する土台になる。

比較表

相	膜電位の動き	主なイオンの動き
静止電位	-70mVで一定	Na-Kポンプが勾配を維持
脱分極	閾値-55mVを超え+40へ上昇	Naチャネルが開きNaが細胞内へ流入
再分極	頂点から下降	Naチャネルが閉じKチャネルが開きKが流出
後過分極	一時的に-70mVより深くマイナスへ	Kの流出が続きすぎる

確認問題（その場で確認・記録には残りません）

グラフ中で破線として引かれている-70mVの水準は何を表すか。

1閾値2静止電位3オーバーシュートの頂点4後過分極の底

✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）

図の「急激な脱分極」で膜電位がプラス側へ跳ね上がる。この立ち上がりの主因となるイオンの動きはどれか。

1ナトリウムイオンの細胞内への流入2カリウムイオンの細胞外への流出3カルシウムイオンの細胞外への流出4塩化物イオンの細胞内への流入

✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）

図の再分極は、主にカリウムイオンが細胞外へ流出することで起こる。(○か×か)

○×

✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）

膜電位が（ ）に達するとNaチャネルが開き、活動電位が発生する。図ではこの水準は-55mVに引かれている。空欄に入る語を答えよ。

答えを見る

答え: 閾値

図の内容として誤っているものはどれか。

1静止電位は約-70mVである。2閾値は約-55mVである。3オーバーシュートでは膜電位が0を超えてプラスになる。4後過分極では膜電位が0mV付近で安定する。

✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）

図の抑制性シナプス後電位(IPSP)は、膜電位を静止電位からどちらの向きへ変化させるか。

1過分極2脱分極

✓ 正解！✗ 不正解（緑が正解）

← 図を閉じて問題に戻る

※ 確認問題はその場の理解確認用で、復習スケジュール(FSRS)には記録されません。