这里有两种不同的机制在起作用。第一个是被动的,利用梯度达到平衡,第二个是主动的,围绕梯度移动离子。
细胞内钾离子浓度较高细胞外钠离子浓度较高。他们会想要扩散来平衡这个。但只有钾离子可以轻易移动,钠离子几乎被阻断(相对于钾离子,钠离子的扩散速度不够快)。所以钾离子从细胞中移动到浓度较低的地方。
同时还有一个电梯度,在静电力的作用下,外面带正电的钠离子将带正电的钾离子推了回去(钠离子不能移动,因为细胞膜不像钾离子那样容易移动)。带正电的钾离子也想转移到带负电的细胞内部(细胞内部存在一些蛋白质,帮助细胞变得更负)。这两种力的设置和钾能够在内外之间以-65mV(大约)的差来平衡。它不可能这样变得更正负。
第一个是被动力学,电化学平衡介于电平衡和化学平衡之间。导致离子和阴离子浓度的相对差值为-65mV。
第二个大玩家是钠-钾泵。梯度是通过使用能量建立的(使它成为一个主动的过程)。这个泵是一种有两种状态的蛋白质。在一种状态下,它吸引了3个钠离子,当ATP撞击它时,它改变了形状,不再与钠结合良好。这些在细胞外部被丢弃。当它改变形态时它能很好地与钾结合,它又改变了形状,这些在里面被释放出来。使用这种运输机制,它可以携带2个钾离子和3个钠离子。
从细胞中除去的钠比吸收的钾要多。所以你会发现这种状态很快就形成了大量的钠离子在外面而钾离子在里面。再加上细胞内的各种蛋白质和结构的差异也是-65mV。
被动和主动机制共同工作,以保持梯度的方式。