静息电位为负值的原因可归纳为以下四点,主要基于离子分布和膜通透性的差异:
膜内外离子浓度差
静息状态下,细胞膜内钾离子浓度(约150-200 mM)显著高于膜外(约3.5 mM),形成高钾内环境。这种浓度差是产生电位差的基础。
钾离子外流主导电位差形成
细胞膜对钾离子的通透性远高于钠离子(约100-50倍),静息时钾离子顺浓度差外流,导致膜外正电荷增多,膜内负电荷相对集中,形成外正内负的电位差。
膜对其他离子的通透性限制
静息时,膜对钠离子和氯离子的通透性极低,仅允许少量钠离子内流(约钾离子外流的1/100),而氯离子基本不通过。这种选择性通透性进一步维持了膜内外电荷分布。
人为电位基准设定
实验中通常将膜外电位定义为零(接地),膜内电位自然表现为负值。这种约定简化了电位差的计算与表达。
综上,静息电位的负值是细胞内外离子浓度差、选择性通透性及人为电位基准共同作用的结果,是生物电活动的基础。