膜電位(読み)マクデンイ

化学辞典 第2版「膜電位」の解説

膜電位
マクデンイ
membrane potential

を介して,組成の異なる電解質溶液を接触させたときの,両溶液相の内部電位の差.膜電位は各種の微細性膜(パーチメント紙,コロジオン膜,プラスチック膜,ゲル,細孔性ケイ酸塩,生体膜など)および隣接する溶液とまじり合わない液体層の膜について観測されている.膜電位は形式的には液間電位差の特別な場合と考えることにより,その電位特性を説明することができる.この考えによれば,膜電位 Em は次式で与えられる.

ここで,ti′はイオンiの膜中における輸率zi はイオンiの電価(符号を含む),aiおよび aiはそれぞれイオンiの溶液相ⅠおよびⅡにおける活量であり,Rは気体定数,Tは絶対温度,Fはファラデー定数である.膜電位には(1)濃淡膜電位と(2)異種イオン間膜電位あるいはもっと一般的な多種イオン間膜電位がある.
(1)濃淡膜電位は膜の両側濃度が異なる同種の電解質溶液をおいたときに生じる膜電位である.膜中におけるカチオンおよびアニオンの輸率をそれぞれt′およびt′とし,それらはいずれも膜中一定値を示すものと仮定すると,濃淡膜電位は上記一般式よりただちに次のように与えられる.

膜がイオンに対して選択的透過性をもつ場合には,膜中輸率は溶液相中の値といちじるしく異なり,たとえば,理想的な選択的カチオン透過性の膜では

t′ = 1,t′ = 0
となり,逆にアニオン透過性の膜では

t′ = 0,t′ = 1
となる.したがって,理想カチオン透過膜の膜電位は,

で与えられ,理想アニオン透過膜の場合には,

の関係が成立する.これら二つの式で表される膜電位は,膜透過性のイオンについての平衡電極電位と類似の性質を示す.したがって,一方の溶液相の電解質濃度を一定にした場合の膜電位は,他方の相中のカチオンあるいはアニオンの活量に可逆的に作用するので,この特性を利用して,いわゆる“膜電極”をつくることができる.現在,種々のカチオン(アルカリ金属およびアルカリ土類金属イオン,NH4など)およびアニオン(F,NO3,ClO4,CH3COOなど)に対して選択的にはたらく膜電極がつくられており,これらイオンの分析に,また活量の測定に広く用いられている.
(2)[別用語参照]膜平衡

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日本大百科全書(ニッポニカ)「膜電位」の解説

膜電位
まくでんい
membrane potential

膜で仕切られた溶液の間にある電位差をいい、通常、生体膜に囲まれた細胞や、ミトコンドリアなどの細胞小器官の内外に生じている電位差をさす。一般的に休止状態の細胞の内側は、外側に比べて60から90ミリボルト程度のの電位がある。これを静止膜電位という。通常は細胞内にはカリウムイオン(K+)が多く、細胞外にはナトリウムイオン(Na+)やカルシウムイオン(Ca2+)が多い。休止状態の細胞膜はK+に対する透過性が高く、静止膜電位は主としてこの透過性によって決まっている。興奮性膜においては、刺激に応じて膜電位は減少し、一時的に正負の符号が逆転して細胞内が正となる。この一過性の電位変動を活動電位という。膜のイオン透過性の変化による電位変動には、シナプスにおける伝達物質による後シナプス電位や、感覚刺激が受容器に与えられたときに生ずる受容器電位がある。さらに、イオンの能動輸送によって、電位変化を生ずることがあり、この機構を起電性ポンプという。これらの電位変化は、膜のイオン透過性を支配するチャンネルやポンプといわれる膜タンパク質の働きによるものである。

[村上 彰]

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典「膜電位」の解説

膜電位
まくでんい
membrane potential

2種類の電解質溶液が半透膜によってへだてられ,両溶液間に化学平衡 (膜平衡) が成り立っているとき,膜の両側にできる電位差をいう。孔の大きい多孔性膜では膜電位は溶液間の液間電位に等しいが,孔が小さく密になると膜中のイオン輸率が変化し,膜電位と液間電位の差が大きくなる。電気生理学では,生細胞の細胞膜の両側の電位差を,膜電位ということが多く,一般に-70~-90mV (内側が負) である。

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百科事典マイペディア「膜電位」の解説

膜電位【まくでんい】

半透膜などによって隔てられた溶液の間に発生する電位差。膜の片側に膜を透過しないイオンが存在したり,濃度の異なる電解質が仕切られていて陽イオン陰イオンの透過の速度が異なるなど,膜の両側でイオンの濃度差がある場合に生ずる。生物の細胞は普通,細胞膜内外のイオン濃度を異にするため膜電位が存在。膜の興奮による透過性の変化によって膜電位が変動すると活動電流が起こる。

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法則の辞典「膜電位」の解説

膜電位【membrane potential】

組成の異なる電解質溶液が一枚の膜を隔てただけで接触している場合,この両溶液間の電位を「膜電位」と呼んでいる.形式的には液間電位の特別な場合と考えることもできる.これに従うならば,膜電位 Em は次の式のようになる.

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精選版 日本国語大辞典「膜電位」の解説

まく‐でんい ‥デンヰ【膜電位】

〘名〙 細胞膜の内外に生じる電位差。イオンの選択的透過性や能動輸送の結果として生じる。通常、外液に対して細胞内が負になる。

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栄養・生化学辞典「膜電位」の解説

膜電位

 電解質の浸透性をもつ1枚の荷電膜を隔てて濃度の異なる電解質溶液が接するときに両溶液間に生じる電位差.

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世界大百科事典 第2版「膜電位」の解説

まくでんい【膜電位 membrane potential】

膜によって隔てられた二つの電解質溶液の間に生じる電位差。細胞やミトコンドリアなどのような細胞内小器官は,生体膜で囲まれており膜電位を生じている。生きている細胞ではすべて細胞膜を介して細胞の内外の間に電位が観察されるが,これを静止電位resting potentialと呼ぶ。細胞の内外には一般にイオンの分布に大きなかたよりがある。通常,細胞内ではカリウムイオンKの含量が高く,ナトリウムイオンNaの含量は低い。

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世界大百科事典内の膜電位の言及

【界面電気現象】より

…電気二重層に起因する各種の電気効果を界面電気現象といい,界面静電現象と界面動電現象に大別される。
[界面静電現象]
 電気毛管現象,膜電位,表面電位など,いずれも相平衡に関連した現象である。電気毛管現象は,無関係塩(金属面で電解酸化,電解還元を行わない塩)溶液と接する金属の界面張力に関した現象で,常温で液体である水銀について最もよく研究がされている。…

※「膜電位」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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