104年:醫學二(1)

當某種離子在細胞膜兩側達成電化學平衡( electrochemical equilibrium )時,下列敘述何者正確?

A細胞膜電位( membrane potential )等於 0
B該種離子在細胞膜兩側之濃度相等
C細胞膜內側之正電荷總數等於細胞膜外側之負電荷總數
D此時之膜電位即為該種離子之平衡電位( equilibrium potential )

詳細解析

本題觀念:

當某種離子在細胞膜兩側達到電化學平衡(electrochemical equilibrium)時,代表該離子的化學梯度(濃度梯度)和電梯度(電場力)恰好大小相等、方向相反,此時淨離子流動為零。此時的膜電位,即稱為該離子的平衡電位(equilibrium potential),由 Nernst equation 計算得出。

選項分析

(A) 細胞膜電位等於 0 錯誤。電化學平衡時,膜電位並不等於 0,而是等於該離子的平衡電位(Nernst potential)。例如,K+K^+ 的平衡電位約為 90 mV-90\text{ mV},此時 K+K^+ 的化學梯度力(向外)與電梯度力(向內)相抵消,並非膜電位為零。

(B) 該種離子在細胞膜兩側之濃度相等 錯誤。電化學平衡並不要求離子濃度相等;實際上,電化學平衡時兩側通常仍存在顯著的濃度差(化學梯度),只是被電梯度所平衡。若濃度相等,則 Nernst potential = 0 mV,但此時可能仍有電位差,不一定達到電化學平衡。

(C) 細胞膜內側之正電荷總數等於細胞膜外側之負電荷總數 錯誤。這個描述混淆了電中性(electroneutrality)與電化學平衡的概念。細胞膜內外整體都接近電中性,但膜電位是由膜兩側極薄一層上的少量電荷分離造成的,與「正電荷總數等於負電荷總數」無直接關係,

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