107年:物治基礎(2)

當一個神經細胞的膜電位( membrane potential )等於鈉離子( sodium ions )的平衡電位( equilibrium potential )時,下列何現象最有可能發生?

A鈉離子會依循電化學梯度( electrochemical gradient )往細胞內流動
B鈉離子會依循電化學梯度( electrochemical gradient )往細胞外流動
C因為在鈉離子的平衡電位,鉀離子的淨流量( net flux )等於零
D因為在鈉離子的平衡電位,鈉離子的淨流量( net flux )等於零

詳細解析

本題觀念:

本題考查神經細胞電生理的核心概念——離子的平衡電位(equilibrium potential)與 Nernst 方程式。平衡電位是指某離子的電化學梯度(electrochemical gradient)恰好為零、淨流量(net flux)等於零時的膜電位。

選項分析

(A) 鈉離子會依循電化學梯度往細胞內流動 錯誤。「依循電化學梯度流動」代表有淨移動,但在平衡電位時電化學梯度合力為零,不存在淨方向性流動。

(B) 鈉離子會依循電化學梯度往細胞外流動 錯誤。同理,平衡電位時無淨流動,更無方向性淨移動。

(C) 因為在鈉離子的平衡電位,鉀離子的淨流量等於零 錯誤。鉀離子的淨流量是否為零,取決於膜電位是否等於鉀離子的平衡電位(EK90mVE_K \approx -90\,\text{mV}),與鈉離子的平衡電位(ENa+60mVE_{Na} \approx +60\,\text{mV})無關。

(D) 因為在鈉離子的平衡電位,鈉離子的淨流量等於零 正確。 這正是平衡電位的定義:當膜電位等於某離子的平衡電位時,濃度梯度(驅動離子進入)與電位梯度(驅動離子流出)大小相等、方向相反,電化學梯度合力為零,該離子的淨流量 = 0

答案解析

Nernst 方程式計算某離子的平衡電位(EionE_{ion}):

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