핵심 해설
이 문제는
심장 근육 세포(심근세포) 활동전위(Action Potential)의 각 단계별 이온 이동을 이해하고 있는지 묻는 기초의학(생리학) 문제예요. 심실 근육세포의 활동전위는 크게 5단계(0상~4상)로 나뉘며, 특히
재분극(Repolarization) 단계는 세포 내 양이온(K⁺, 칼륨)이 세포 밖으로 빠져나가면서 막 전위를 안정 상태(약 -90mV)로 되돌리는 과정입니다. 심전도(ECG)에서
T파(T Wave)가 바로 이 심실 재분극을 나타내요.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 정답은 ③번,
칼륨(K⁺)이 세포 외로 유출된다입니다. 심실 활동전위의 재분극 시기(3상)에는
지연성 칼륨 통로(Delayed Rectifier K⁺ Channel)가 열리면서 칼륨 이온이 농도 구배에 따라 세포 밖으로 급격히 유출됩니다. 이로 인해 세포 내부가 다시 음전하를 띠며 안정막 전위로 회복됩니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
①
혼동 주의! 칼슘(Ca²⁺)은 활동전위의
2상(Plateau Phase)에서
L형 칼슘 통로(L-type Ca²⁺ Channel)를 통해 세포 내로 천천히 유입되어 탈분극을 유지시키는 역할을 해요. 재분극 시 세포 외로 유출되지 않습니다.
② 나트륨(Na⁺)은
0상(탈분극, Depolarization)에서
속 나트륨 통로(Fast Na⁺ Channel)를 통해 세포 내로 급격히 유입되어 활동전위의 시작을 알립니다. 재분극 시 세포 외로 유출되지 않아요.
④ 칼슘(Ca²⁺)의 세포 내 유입은 2상(Plateau Phase)의 특징입니다. 재분극 단계(3상)가 아닙니다.
⑤ 나트륨(Na⁺)의 세포 내 유입은 0상(탈분극)의 특징입니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
심방 근육세포의 활동전위도 심실과 유사하지만,
핵심! 동방결절(SA Node)과
방실결절(AV Node) 같은
자가흥분성(서맥성) 세포의 활동전위는 심실과 달라요. 이 세포들은
혼동 주의! 속 나트륨 통로가 아닌
칼슘(Ca²⁺) 의존성 탈분극을 하며, 재분극도 칼륨 유출로 일어납니다. 자극 전도계의 활동전위를 물어볼 때는 반드시 '칼슘 통로 차단제(CCB)'가 왜 전도 속도를 늦추는지 연결지어 생각해 보세요.
개념 정리: 심실 활동전위 단계별 주요 이온 이동
| 단계 | 주요 이온 이동 | 심전도(ECG) 연관 |
|---|
| 0상 (탈분극) | Na⁺ 세포 내 급속 유입 | QRS파 시작 |
| 1상 (초기 재분극) | K⁺ 일시적 유출 | J점 |
| 2상 (평탄기, Plateau) | Ca²⁺ 세포 내 유입 (L형 통로) | ST분절 |
| 3상 (재분극) | K⁺ 급속 유출 | T파 |
| 4상 (안정기) | Na⁺-K⁺ 펌프 및 K⁺ 누출 통로 | 등전위선 (TP segment) |
한눈에 비교!: 심실 세포 vs 자극 전도계 세포 활동전위
| 구분 | 심실 근육 세포 | SA/AV 결절 세포 |
|---|
| 0상 탈분극 | 속 나트륨 통로 (Fast Na⁺ Channel) | L형 칼슘 통로 (Slow Ca²⁺ Channel) |
| 탈분극 속도 | 빠름 (급속) | 느림 (서서히) |
| 안정기 전위 | 안정적 (-90mV) | 불안정 (서서히 상승, Pacemaker Potential) |
| 재분극 | K⁺ 유출 | K⁺ 유출 |
암기 팁: "0상은 소듐(Na)이 들어오고, 2상은 칼슘(Ca)이 들어오며, 3상은 포타슘(K)이 나간다!" 영어 이니셜로 외우세요. (Na-In, Ca-In, K-Out) 특히
핵심! "재분극은 무조건 칼륨 유출(K⁺ efflux)"이라는 점을 꼭 기억하세요.
국시 빈출 포인트: 활동전위 단계와 심전도(ECG) 파형을 연결 짓는 문제가 자주 출제됩니다. 예를 들어 "ST분절 상승은 어떤 단계의 이상을 의미하는가?"와 같은 변형 문제에 대비해 각 단계별 이온 통로와 임상적 의미(예: 칼슘 통로 차단제의 효과)를 함께 공부해 두세요.