# 신경세포의 활동전위에 관한 설명으로 옳은 것은?

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> subject: 국민연금공단 심사직 전공 모의고사 1회

## 문제

신경세포의 활동전위에 관한 설명으로 옳은 것은?

## 보기

1. 탈분극은 전압개폐성 Na⁺ 통로가 열려 Na⁺이 세포 안으로 들어오면서 일어난다. **✔ 정답**
2. 탈분극은 K⁺ 통로가 열려 K⁺이 세포 밖으로 나가면서 일어난다.
3. 재분극은 Na⁺이 세포 안으로 들어오면서 일어난다.
4. Na⁺-K⁺ 펌프는 ATP를 써서 Na⁺을 세포 안으로, K⁺을 세포 밖으로 이동시킨다.
5. 활동전위의 크기는 자극의 세기에 비례해 커진다.

**정답: 1**

## 해설

탈분극은 Na⁺ 통로 개방에 따른 Na⁺ 유입, 재분극은 K⁺ 통로 개방에 따른 K⁺ 유출로 일어난다(②③ X). Na⁺-K⁺ 펌프(ATP 사용)는 Na⁺을 밖으로, K⁺을 안으로 옮겨 이온 분포를 되돌린다(④ X). 활동전위는 실무율(all-or-nothing)을 따른다(⑤ X).

[근거] StatPearls, Physiology, Action Potential — https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK538143/

## 심화 해설

활동전위의 발생 순서와 이온 이동

신경세포가 자극을 받으면 세포막의 전압이 달라지며 활동전위(action potential)가 발생합니다. 활동전위는 탈분극, 재분극, 과분극의 순서로 진행됩니다.

먼저 탈분극(depolarization)은 전압개폐성 Na⁺ 통로가 열리면서 시작됩니다. 세포 밖에 높은 농도로 있던 Na⁺이 농도 기울기를 따라 세포 안으로 빠르게 유입되고, 막전위가 상승하여 양성 값 쪽으로 이동합니다 [1]. 이 과정은 보기 1번의 설명과 정확히 일치합니다.

이어서 재분극(repolarization)은 Na⁺ 통로가 비활성화되고 K⁺ 통로가 열려 K⁺이 세포 밖으로 나가면서 막전위가 다시 음성 값으로 내려가는 과정입니다. 따라서 보기 2번과 3번은 이온의 이동 방향과 시점이 잘못되었습니다.

Na⁺-K⁺ 펌프는 활동전위 발생 자체보다는 이후 이온 농도 기울기의 회복을 담당합니다. 이 펌프는 ATP를 사용하여 Na⁺을 세포 밖으로, K⁺을 세포 안으로 이동시키므로 보기 4번은 방향이 반대로 기술되어 있습니다.

핵심! 활동전위의 크기는 자극의 세기와 무관하게 일정합니다. 이를 실무율 법칙(all-or-none law)이라고 하며, 역치 이상의 자극이 오면 항상 동일한 크기의 활동전위가 발생합니다. 따라서 보기 5번은 틀린 설명입니다. 자극의 세기는 활동전위의 빈도에 반영될 뿐, 진폭을 키우지 않습니다.

| 구분 | 주요 이온 이동 | 막전위 변화 |
| --- | --- | --- |
| 탈분극 | Na⁺ 세포 안으로 유입 | 상승(양성 방향) |
| 재분극 | K⁺ 세포 밖으로 유출 | 하강(음성 방향) |
| 과분극 | K⁺ 유출 지속 | 휴지전위보다 더 음성 |

전압개폐성 Na⁺ 통로는 신경과 근육에서 활동전위를 시작하는 핵심 통로이며, 통로의 분포와 아형(subtype)에 따라 활동전위의 역치가 달라질 수 있습니다 [1][3]. 예를 들어 치아이랑 과립세포(dentate granule neuron)는 축삭 초기 분절의 Na⁺ 통로 분포 특성 때문에 CA3 피라미드세포보다 더 탈분극된 역치를 보입니다 [3]. 또한 말초 무수신경인 C-섬유에서도 여러 Na⁺ 통로 아형이 활동전위 발생에 차등적으로 기여합니다 [4].

혼동 주의! Na⁺-K⁺ 펌프는 활동전위의 탈분극이나 재분극을 직접 일으키는 통로가 아니라, ATP를 사용해 이온 농도 기울기를 유지하는 능동수송체입니다. 활동전위의 빠른 전압 변화는 전압개폐성 Na⁺ 통로와 K⁺ 통로를 통한 이온의 수동적 이동으로 일어납니다.참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Voltage gated sodium and calcium channels: Discovery, structure, function, and Pharmacology.일반논문Catterall WA (2023) · DOI: 10.1080/19336950.2023.2281714

- [3]Axonal sodium channel distribution shapes the depolarized action potential threshold of dentate granule neurons.일반논문Kress GJ, Dowling MJ, Eisenman LN, Mennerick S (2010) · DOI: 10.1002/hipo.20667

- [4]Differential contribution of sodium channel subtypes to action potential generation in unmyelinated human C-type nerve fibers.일반논문Lang PM, Hilmer VB, Grafe P (2007) · DOI: 10.1097/01.anes.0000278862.77981.c8

## 임상 시나리오

활동전위 이온 이동 핵심 가이드탈분극·재분극의 이온 흐름과 펌프 역할
탈분극은 전압개폐성 Na⁺ 통로가 열리며 Na⁺이 세포 안으로 유입되어 막전위가 상승하는 과정입니다.

재분극은 K⁺이 세포 밖으로 나가며 막전위가 다시 음성 값으로 내려가는 과정입니다.

Na⁺-K⁺ 펌프는 ATP를 사용해 Na⁺을 세포 밖으로, K⁺을 세포 안으로 이동시켜 이온 농도 기울기를 회복합니다.

주의활동전위의 크기는 자극 세기와 무관하게 일정합니다(실무율 법칙). 자극 세기는 빈도에만 반영됩니다.

## 핵심 개념

- **탈분극** — 전압개폐성 Na⁺ 통로가 열려 Na⁺이 세포 안으로 유입되며 막전위가 양성 방향으로 상승하는 과정
- **재분극** — Na⁺ 통로가 비활성화되고 K⁺ 통로가 열려 K⁺이 세포 밖으로 나가며 막전위가 음성 방향으로 하강하는 과정
- **실무율 법칙** — 역치 이상의 자극이 오면 항상 동일한 크기의 활동전위가 발생하며, 자극 세기는 빈도에만 반영되는 원리
- **Na⁺-K⁺ 펌프** — ATP를 사용하여 Na⁺을 세포 밖으로, K⁺을 세포 안으로 이동시키는 능동수송체로 이온 농도 기울기를 회복
- **전압개폐성 Na⁺ 통로** — 막전위 변화에 반응해 열리는 통로로, 활동전위의 탈분극을 시작하는 핵심 통로

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