ミトコンドリアは酸素とピルビン酸からATPを合成することから考えて、もし脳に酸素が行かなければ、当然ATPが合成されないことは想像がつきます。しかし、ATPがどのように膜電位に影響しているのかをよく知らないので、結果的に脳にどのような作用を及ぼしているのか、いまいち理解できません。

そこでATPの膜電位に対する影響について教えてください。

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A 回答 (2件)

 脳の神経細胞に電気的活動を許す下地を作っているのは,細胞膜を挟んでのイオンによる電気化学的勾配です。

つまり,カリウムイオン(K+)は細胞内濃度が細胞外よりも数十倍高く,ナトリウムイオン(Na+)では逆の関係にあります。

 この濃度差は,Na+-K+ ポンプによって保たれています。Na+-K+ ポンプは,ATP のエネルギーを用いて,Na+ を細胞外に,K+ を細胞内に輸送します。

 この Na+-K+ ポンプの働きによって,Na+ は3個細胞外に運び出され,代りに K+ が2個細胞内に運びこまれます。これにより細胞内部は外部に比べて電位が低くなり,膜電位の生成が起こります(膜電位生成に10%ほど貢献しているらしい)。

「Integrate and Fire Neuron Model」(参考 URL)から抜粋

参考URL:http://www.erato.atr.co.jp/~htabata/integrate.html
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この回答へのお礼

簡潔でわかりやすい説明をありがとうございました。おかげでATPと膜電位のつながりがはっきりしました。

お礼日時:2001/05/31 10:13

膜電位に関しては、rei00さんの回答がありますが、以下の参考URLサイトは参考になりますでしょうか?


「ショック時の細胞障害」
なお、詳細がお知りになりたいのであれば、「生理学会」等のAbst,あるいは論文検索されては如何でしょうか?
「脳」「虚血」「動物」「膜電位」等のキーワードでPubMed等で検索されては如何でしょうか?
ネットでもAbst.のタイトル程度は分かりますが・・・?

ご参考まで。

参考URL:http://www3.kmu.ac.jp/~legalmed/lect/MOF.html
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低電位」に関するQ&A: 電蝕について

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Q閾値と閾膜電位の違い

生理学の問題で、質問があります。

「興奮性細胞を外向きに電気刺激するときについて、正しい物を選べ」、という問題で、
「膜の脱分極が閾値に達するとき活動電位が発生する。」
という文章がありました。
この文章が正しいかどうかですが、周囲の意見では「閾値」ではなく「閾膜電位」が正しいので、この文章は間違っているとの事でしたが、私はどうも腑に落ちません。
「閾値」とは本来、臨界点に達する値の事だと思うので、「閾膜電位」は「閾値」含まれるのではないでしょうか。
それとも、生理学では「閾値」と「閾膜電位」を厳密に区別するのでしょうか。
 どなたかおわかりでしたら、お願いします。

Aベストアンサー

その問題, 本当にソコが間違いですか?だとしたら、「閾値は意味が大きくなりすぎるので間違い」になるかもしれませんが、私もrindaryuさんと同じで納得できません。テストでこれで×にされたら答案破って捨てます。文句言いましょう。

 他の部分が間違いの場合。
正確には、
「脱分極したことで局所電位が発生し、それが閾膜電位(だか閾値だか)に達すると‥‥云々」
では?「脱分極が閾値(だか閾膜電位だか)に達する」と言う記述, 局所電位に触れていない, 以上の二点で間違い。かな?

参考URL:http://bme.ahs.kitasato-u.ac.jp:8080/docs/qrs/phy/phy00024.html

Qヒトは ピルビン酸からピルビン酸デカルボキシラーゼを触媒にしてアルコール発酵を低酸素或いは嫌気的条件

ヒトは
ピルビン酸からピルビン酸デカルボキシラーゼを触媒にしてアルコール発酵を低酸素或いは嫌気的条件で行うのでしょうか

教えてください

Aベストアンサー

人間が自分の体の中でアルコール発酵をすることは遺伝子的にできません。

人間は嫌気的条件下で乳酸発酵はできますが、乳酸より毒性の高いアルコールを生成すると細胞がその毒性により死に至る可能性が高いです。

QATPと膜電位の関係について教えてください。

ミトコンドリアは酸素とピルビン酸からATPを合成することから考えて、もし脳に酸素が行かなければ、当然ATPが合成されないことは想像がつきます。しかし、ATPがどのように膜電位に影響しているのかをよく知らないので、結果的に脳にどのような作用を及ぼしているのか、いまいち理解できません。

そこでATPの膜電位に対する影響について教えてください。

Aベストアンサー

 脳の神経細胞に電気的活動を許す下地を作っているのは,細胞膜を挟んでのイオンによる電気化学的勾配です。つまり,カリウムイオン(K+)は細胞内濃度が細胞外よりも数十倍高く,ナトリウムイオン(Na+)では逆の関係にあります。

 この濃度差は,Na+-K+ ポンプによって保たれています。Na+-K+ ポンプは,ATP のエネルギーを用いて,Na+ を細胞外に,K+ を細胞内に輸送します。

 この Na+-K+ ポンプの働きによって,Na+ は3個細胞外に運び出され,代りに K+ が2個細胞内に運びこまれます。これにより細胞内部は外部に比べて電位が低くなり,膜電位の生成が起こります(膜電位生成に10%ほど貢献しているらしい)。

「Integrate and Fire Neuron Model」(参考 URL)から抜粋

参考URL:http://www.erato.atr.co.jp/~htabata/integrate.html

Q葉緑体とミトコンドリアはどっちが二重膜でどっちが三重膜ですか?

葉緑体とミトコンドリアはどっちが二重膜でどっちが三重膜ですか?

教えてください

回答よろしくお願いします

Aベストアンサー

ミトコンドリアは二重膜です。

葉緑体は,陸上植物では二重膜ですが,藻類の中には三重膜や四重膜のものも知られています。
ミドリムシなどは三重膜とされています。

Q静止膜電位の変化量の求め方

下記の問について、参考書の解が理解できません。
とくに対数の計算式に理解が乏しいのかもしれませんが、どなたか、解説いただけませんでしょうか。

Nernstの式を用います。
Vx=RT/zFln[X]o/[X]in 静止膜電位なので、Xはカリウムイオンであり、ここではRT/zFln=2.58およびln10=2.3です。


カリウムイオンの細胞内濃度が140mmol/l、細胞外濃度が4.0mmol/lだったとする。ここで砂防外液に急速にこのイオンを負荷して細胞外濃度を8.0mmol/lに上昇させた。静止膜電位はこのイオンの平衡電位に等しいと仮定して、静止膜電位は何mV変動するか。有効数字2桁で求め、『30mV上昇』と言った要領で『上昇』または『低下』で答えよ。
必要ならば、log2=0.30 log3=0.48 log5=0.70 log7=0.85を使用してよい。


まずはVx値から求めるのでしょうか。。。

Aベストアンサー

私としましては、一桁の足し算と掛け算以外は嫌いなのですが、人助けの為に頑張ります。質問者さんも設問の正確な複写をするのと日本一簡単な数学問題集で対数の問題を一度くらい学習されるのを頑張ってね。

対数関数の具体的数値を求めるのは非常に大変で、log(140)=?と聞かれても分りません。大変だからかえって問題は簡単な対数の足し算引き算で求められるように作られています。問題における対数計算は、与えられた対数を使えるように、変形する事に他なりません。

対数の中の(掛け算割り算)は、対数の足し算と対数の引き算に変形できます。

変形は、
59log(AB/CD)=59*(logA+logB-logC-logD)
です。
--------------------------

仮に、E4を、4mmol/lの時の膜電位を表す事にします。

今回の問題は4mmol/lの時の膜電位から8mmol/lの時の膜電位に変わる場合の、膜電位の差を求めるのですから、

E8-E4=18mVが目標です。他に高校一年で習う予備知識が要りますがlogとは10の何乗になっているかという関数です。log100=2です。対数関数の決まっている値としてlog1=0です。これも同じで、10を何乗すると1になるかであり、0乗すると1と覚えます。log1=0です。
さらに例えば10を1乗すると10ですし(log10=1)、10を-1乗すると1/10です。log(1/10)=-1です。次のようになります。

log100=2
log10=1
log1=0
log(1/10)=-1
log(1/100)=-2

-------------------------
E8=59log(8/140)約分して、
=59log(2/35)=59log(2/(5*7))変形して、
=59*(log2-log5-log7)

E4=59log(4/140)
=59log(1/35)=59log(1/(5*7))
=59*(log1-log5-log7)
=59*(0-log5-log7)
=59*(-log5-log7)
ふつうlog1=0など考えず0でなくなってしまうのですから分子が1の変形は単に分数(分母)がマイナスとすればいいのです。


求めるべき膜電位の変化ですが、引き算だから同じ項が消されます。
E8-E4=59*(log2-log5-log7)- 59*(-log5-log7)
E8-E4=59*{(log2-log5-log7)- (-log5-log7)}
E8-E4=59*(log2)

E8-E4=59* 0.30 [mV]

各logを、問題最後に与えられている数値に置き換えて、引き算しても同じ答えになるでしょう。

ちなみに質問者さんの参考書の書籍名は何ですか。古本屋でいくらしたとかいうものでしょうか。自分で解けたら勉強は何より楽しいですよね。

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QATPの膜の透過

葉緑体やミトコンドリアで産生されたATPは、葉緑体膜、ミトコンドリア膜をどのように透過して細胞質へ送られるのでしょうか?

膜のATP透過性は低いと思うのですが、膜を介したATPの輸送を担当するタンパク質などが存在するのでしょうか?

Aベストアンサー

動物植物を問わず全ての細胞は,自らが利用するATPはミトコンドリアで合成されたATPしか利用できません。そのために全細胞がミトコンドリアを持っています。

ミトコンドリアにはご指摘のようにATP-ADP輸送体(ATP-ADPトランスロケータ)と呼ばれます輸送タンパクが存在します。詳しくは下記URLをご覧下さい。
○2.2.ATPの輸送系
http://hobab.fc2web.com/sub4-mitochondrial_transporter.htm

葉緑体は比較的最近になって,同化産物ほしさに共生したものと考えられています。サンゴやユーグレナのように現在進行形のものもおりますが… 葉緑体は同化産物をトリオースリン酸の形で放出し,無機リン酸を取り込みます,トリオースリン酸-リン酸輸送体が存在します。葉緑体と共生している細胞は葉緑体と資源貿易をしているわけです。

Qウアバインによる膜電位の変化

ウアバイン(Naポンプ(Na+-K+-ATPase)を阻害する化合物)を静止膜電位状態の神経細胞に作用させたとき、膜電位はどのように変化するのでしょうか? 膜電位の変化とその理由(メカニズムを含む)について教えてください。

まず自分の考えを述べます。
【Naポンプ阻害により細胞内にNaが蓄積し脱分極が起こる。】
このことについて詳しく考えてみました。
まず、Naポンプの阻害により、Naは細胞内からの流出、Kは細胞外からの流入を阻害される。これにより、細胞内にNaが蓄積。
しかし、Kは漏洩Kチャネルより濃度勾配に従って細胞内へ流入してくる。この時、細胞内は+、細胞外は-となっており電気勾配が生じKは内向き整流性Kチャネルより細胞外へ戻る。
これではNaが細胞内に蓄積したままなので、脱分極が起こると考えました。

この考えではKの動きが正常時の反対の動きをしています。このような考えは正しいのでしょうか?
またNaはポンプが阻害されているので移動ができないと思い、Kの動きだけしか考えていませんが、それでもよいのでしょうか?
「脱分極=静止膜電位と比べて細胞内外の電位差が減少すること」と理解しているのですが、この考えはこれに当てはまらない気がします。

多数、疑問点が出てきてしまいました。まだ理解不足のところがあると思いますので、間違いはたくさんあると思います。
ご教授お願い致します。
長文すみません。

ウアバイン(Naポンプ(Na+-K+-ATPase)を阻害する化合物)を静止膜電位状態の神経細胞に作用させたとき、膜電位はどのように変化するのでしょうか? 膜電位の変化とその理由(メカニズムを含む)について教えてください。

まず自分の考えを述べます。
【Naポンプ阻害により細胞内にNaが蓄積し脱分極が起こる。】
このことについて詳しく考えてみました。
まず、Naポンプの阻害により、Naは細胞内からの流出、Kは細胞外からの流入を阻害される。これにより、細胞内にNaが蓄積。
しかし、Kは漏洩Kチャネル...続きを読む

Aベストアンサー

上手く答えられませんが。。。

>Naポンプの作用により、2Kが細胞内に入り3Naが細胞外に出て行くことでKは細胞内、Naは細胞外に多いという組成が成り立っている。
ここでNaポンプを阻害すると、2K、3Naの移動がなくなる。
まずNaの挙動について考えると、Naは濃度勾配にしたがって細胞膜から流入する。しかしNaポンプの阻害により細胞外にくみ出すことは出来ず細胞内に蓄積。(元の少ない状態に比べ。内外が同じ濃度になったら流入もストップ)

→そう思います。

>Kは漏洩Kチャネルにより濃度勾配にしたがって細胞外へ流出。しかし電気勾配により内向き整流性Kチャネルにより流入。

→Naが流入すれば,脱分極します。ということは,電気的な勾配が解消されるので,Kはより流出しやすくなるので,流出していくのではないのでしょうか。

>ちなみに、電気勾配についてですが細胞内のNaの量が通常の時よりも多いので電気勾配は通常より小さくなりますよね?(つまり内向き整流性Kチャネルにより流入する量は通常よりも少ない)

→そうだと思います。通常,Kは流出しますが,それを細胞内外の電気的な勾配があるために抑えられるわけですよね。よって,Naポンプの稼動停止すれば。その結果,Naは細胞内に流入し,Kは流出する。よって,細胞内外のNa濃度とKの濃度は同じになるために当然膜電位も脱分極するということなのではないでしょうか。

上手く答えられませんが。。。

>Naポンプの作用により、2Kが細胞内に入り3Naが細胞外に出て行くことでKは細胞内、Naは細胞外に多いという組成が成り立っている。
ここでNaポンプを阻害すると、2K、3Naの移動がなくなる。
まずNaの挙動について考えると、Naは濃度勾配にしたがって細胞膜から流入する。しかしNaポンプの阻害により細胞外にくみ出すことは出来ず細胞内に蓄積。(元の少ない状態に比べ。内外が同じ濃度になったら流入もストップ)

→そう思います。

>Kは漏洩Kチャネルにより濃度勾配にし...続きを読む

Qミトコンドリアで発生する活性酸素について

真核生物のミトコンドリアで行われている電子伝達系で生じた活性酸素はミトコンドリアから細胞内に漏れ出す(?)などしないのでしょうか?

Aベストアンサー

老化は、ミトコンドリアからの活性酸素の漏出が増大し、それが細胞機能に悪影響を与えるという「老化におけるミトコンドリア遺伝子変異蓄積説」は、現在研究中のようです。
しかしながら、ミトコンドリアは絶えず活性酸素の攻撃に遭っていますが、この攻撃に強いミトコンドリアを持つ生物は一般に寿命が長い傾向にあります。ハ虫類型ミトコンドリアは、ハ虫類や鳥類が持ちますが「鶴は千年、亀は万年」と言われる程長寿の原因の一つにハ虫類型ミトコンドリアがあるようです。
下記URLも参考になさってください。
○ミトコンドリア遺伝子と長寿
http://www.tmig.or.jp/J_TMIG/kouenkai/koza/62koza_3.html

QKが細胞内に入ると、何故膜電位が下がるのですか?

インスリンの分泌などで、

前から不思議に思っていたのですが、

Kはプラスなので、細胞内のKの濃度が上がると、細胞内はプラスになるのではないでしょうか?

これで脱分極する、ということなのですが、普通はKが外に出ているので、細胞内が外に比べてマイナスになっていると思うのですが、Kが内側で多くなると、何故脱分極しやすくなるのでしょうか?

ちょっと混乱しているので、出来ましたら考えの筋道の誤りを指摘していただけませんか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

膜電位について誤解しているようですね。膜電位とは膜内を膜内外へ移動するイオンで生じます。膜が不透膜でイオンが移動しないのなら膜内外のイオン濃度差がどうであろうと膜電位は生じません。細胞膜の内側と外側の話で細胞内と細胞外の話ではありません。

静止電位は、K^+が細胞膜を細胞内から外へKチャネルを通って漏れ出す移動によって生じます。K^+というプラスイオンが細胞外へ移動するのですから細胞膜の内側はマイナスになり細胞膜の外側がプラスになります。その細胞膜内外の電位差は外側を基準(0mV)として内側が-80mVの静止電位が生まれます。K^+の漏れ出しが無くなり、K^+が膜内を移動しなくなれば静止電位は生じなくなります。

膵臓の細胞内にグルコースが増加すると解糖の結果ATP濃度が高まり、ATP依存性のKチャネルが閉じることで、K^+の移動量が減少し、静止電位が0mVに近づきます。静止電位が無くなれば発火点に近づき、脱分極しやすくなります。

K^+濃度が細胞内で高まると言うことは、濃度差が増すと言うことでしょうか。初めから濃度勾配がありますからそのためにはKチャネルではなくKポンプが作用することになります。私の知識では疑問に思います。詳しい方の回答をお待ちください。

膜電位について誤解しているようですね。膜電位とは膜内を膜内外へ移動するイオンで生じます。膜が不透膜でイオンが移動しないのなら膜内外のイオン濃度差がどうであろうと膜電位は生じません。細胞膜の内側と外側の話で細胞内と細胞外の話ではありません。

静止電位は、K^+が細胞膜を細胞内から外へKチャネルを通って漏れ出す移動によって生じます。K^+というプラスイオンが細胞外へ移動するのですから細胞膜の内側はマイナスになり細胞膜の外側がプラスになります。その細胞膜内外の電位差は外側を基準(0mV)と...続きを読む

Q生物 ミトコンドリアの細胞膜

ミトコンドリアの内側の細胞膜は、ひだ状の構造物を作る。
マルかバツかという問題の答えがバツだったんですが
何故かわかりません。
わかる方、解説お願いします。

Aベストアンサー

>ミトコンドリアの内側の細胞膜は、ひだ状の構造物を作る。
マルかバツか

当然×です。
細胞膜とは,細胞の外表面を覆う生体膜のこと。
ミトコンドリアの内膜は「細胞膜」ではありません。

まあ,引っかけ問題みたいなものですかね。


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