흥분의 발생 과정 메카트로닉스 학과A201515026

김웅진

• 모델명 : 흥분의 발생 과정• 제작 프로그램 : GeoGebra 5.0.127.0

• 제작기간 : 2015.06.26~2015.06.26

• 언어 : 한국어

• 설명 : 뉴런 ( 신경계의 구조적 , 기능적 단위가 되는 세포 ) 이 자극을 받아 세포 막의 전기적 특성이 변하는 현상이 발생 되는 과정을 표현했습니다 .

• 참고자료 : 완자 생명과학 1

• 외부에서 들어온 자극은 뉴런이라는 통로를 통해 뇌까지 전달되고 ,

하나의 뉴런 내에서 흥분이 이동하는 것을 흥분의 전도라고 한다 .

흥분의 이동은 짧은 순간의 전기적인 변화로 인해 생긴다 .

• Na-K 펌프는 Na 과 K 을 각각 농도 기울기에 역행하여 농도가 낮은

쪽에서 높은 쪽으로 이동시키기 때문에 ATP 에너지를 사용한다 .

Na-K 펌프에 의해 Na 은 세포의 안쪽에서 바깥쪽으로 이동하고 , K

은 세포의 바깥쪽에서 안쪽으로 이동한다 . 즉 , Na-K 펌프에 의해

세포막 안팎의 이온 농도 차가 유지 된다 .

• Na 통로는 Na 이 K 통로는 K 이 이동하는 통로이다 .

• 이온 통로를 통해 과 은 각각 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로

이동하게 되는데 확산에 의한 이동이므로 ATP 가 소모되지 않는다 .

뉴런에서 Na 통로를 통한 Na 의 이동은

세포의 바깥쪽에서 안쪽으로 일어나고 , K 통로를 통한 K 의 이동은

세포의 안쪽에서 바깥쪽으로 일어난다 . 이온 통로는 전기적

상태에 따라 열리기도 하고 닫히기도 하여 막을 통한 이온의 이동이

조절된다 .

• 자극을 받지 않았을 때 뉴런의 세포막을 경계로 안쪽은 음전하 ,

바깥쪽은 양전하를 띠고 있는 상태가 분극 상태이다 .

• 분극은 뉴런의 세포막을 경계로 한 여러 가지 이온의 농도 kc 이와

세포막을 통한 이온의 투과성 차이 때문에 나타난다 .

• Na-K 펌프 : 자극을 받지 않았을 때 , Na 이온 3 개를 바깥으로 K

이온 2 개를 안으로 들어오도록 능동수송을 한다 .

• K 펌프 ,Na 펌프 : 휴지 상태 일 때는 거의 닫힌다 .

• 뉴런이 역치 ( 뉴런에 탈분극을 일으킬 수 있는 최소한의 자극의 세기 )

이상의 자극을 받아 세포 안쪽이 양전하 , 바깥쪽이 음전하로 전위가

역전되는 현상이다 .

• Na-K 펌프 : 열린 상태이지만 , 전위가 역전될 만큼의 영향을 미치지

않으므로 닫힌 거나 다름이 없는 상태이다 .

• K 펌프 : 닫힌 상태이다 .

• Na 펌프 : 열린 상태가 되어 바깥쪽의 Na 이온이 들어오는 통로가 된다 .

• 탈분극이 일어났던 부위가 다시 세포 안쪽이 음전하 , 바깥쪽이

양전하를 띠게 되는 현상이다 . 이때 과하게 탈분극이 되면 막전위가

휴지막 전위 이하로 내려가게 되는데 이러한 것을 과분극이라고 한다 .

• Na-K 펌프 : 열린 상태이지만 , 전위가 역전될 만큼의 영향을 미치지

않으므로 닫힌 거나 다름이 없는 상태이다 .

• K 펌프 : 열린 상태가 되어 안쪽의 K 이온이 나가는 통로가 된다 .

• Na 펌프 : 닫힌 상태가 된다 .

01. 01. 세포 안 표현세포 안 표현

• 세포 안을 표현해줍니다 .

02. K02. K 펌프펌프 ,Na,Na 펌프펌프 ,K-Na,K-Na 펌프 틀 펌프 틀 표현표현

• Na 펌프 K 펌프 Na-K 펌프

순으로 만들어 줍니다 .

03. 03. 세포 막 표현세포 막 표현

• 밖과 안을 표현하기 위해 세포 막 ( 갈색 도형 ) 을 만듭니다 .

04. Time04. Time 슬라이더 설정슬라이더 설정

• 최솟값 : 0 최댓값 :120 증가 : 0.5 로 설정합니다 .

• 0~30 : 분극 30~60 : 탈분극 60~90 : 재분극 90~120 : 분극

05. Na05. Na 통로 표현통로 표현

• Na 통로가 Time 슬라이더에 의해 움직임을 표현하기 위해

y 값은 고정한 채로 x 값을 time 슬라이더 변수로 설정합니다 .

06. K06. K 통로 표현통로 표현

• K 통로가 Time 슬라이더에 의해 움직임을 표현하기 위해

y 값은 고정한 채로 x 값을 time 슬라이더 변수로 설정합니다 .

07. Na-K07. Na-K 통로 표현통로 표현

• Na-K 통로가 Time 슬라이더에 의해 움직임을 표현하기 위해

y 값은 고정한 채로 x 값을 time 슬라이더 변수로 설정합니

다 .

08. K08. K 펌프펌프 ,Na,Na 펌프펌프 ,K-Na,K-Na 펌프 펌프 텍스트 표현텍스트 표현

• 알아보기 쉽게 K 펌프 ,Na 펌프 ,K-Na 펌프를 텍스트로 표현합니다 .

09. 09. 음이온 표현하기음이온 표현하기

• 음이온은 쉽게 안과 밖을 통과 하지 못하므로 입구보다 크게 만듭니다 .

10. K-Na10. K-Na 펌프에서의 양이온 활동 표현펌프에서의 양이온 활동 표현 [[분극분극 01]01]

• 위쪽의 원 ( 보라색 원 ) 은 Na 이온을

의미하므로 아래에서 위로 ( 안 -> 밖 )

나가게 y 값을 설정 합니다 .

• 아래쪽의 원 ( 빨간 원 ) 은 K 이온을

의미하므로 위에서 아래로 ( 밖 -> 안 )

들어오게 y 값을 성정합니다 .

11. Na11. Na 통로에서의 통로에서의 NaNa 이온 움직임이온 움직임[[ 탈분극탈분극 ]]

• 탈분극 이므로 Na 이온이 밖에서 안으로 들어가야

하므로 위에서 아래로 들어오게 설정합니다 .

12. K12. K 통로에서의 통로에서의 KK 이온 움직임이온 움직임[[ 재분극재분극 ]]

• 재분극 이므로 K 이온이 안에서 밖으로

나가야 하므로 아래에서 위로 들어오게

설정합니다 .

• 단 , K 통로는 열려 있어야 합니다 .

• 또한 , Na 통로는 닫혀 있어야 합니다 .

13. K-Na13. K-Na 펌프에서의 양이온 활동 표현펌프에서의 양이온 활동 표현 [[분극분극 02]02]

• 재분극 후 다시 분극 상태로 돌아가야 합니다 .

• 그러므로 K 통로 ,Na 통로는 닫혀 있고 , K-Na 통로는 열려 있어야 합니다 .

• 또한 [ 분극 01] 처럼 이온의 움직임을 표현합니다 .

14. K14. K 이온이온 , Na, Na 이온 구분 텍스트이온 구분 텍스트

• 이온을 쉽게 구분 하기 위해서 텍스트 & 원을 만들어 줍니다 .

15. 15. 외부와 내부의 전하표현외부와 내부의 전하표현 && 마무리 마무리 작업작업• 전기적 위상을 표현하기 위해 분극 일 때는 순서대로 +-

로 설정하고 탈분극 일 때는 -+ 탈분극 일 때는 +- 로

설정합니다 .

• 그 후에 불필요한 점과 선을 정리합니다 .