سوال ۱۲۳ کنکور ارشد مهندسی برق ۱۴۰۵

پتانسیل استراحت غشای یک سلول تحریک‌پذیر (تقریباً $-70\,\text{mV}$ در داخل نسبت به بیرون) توسط پمپ‌های یونی عبورکننده از غشا، عمدتاً $\text{Na}^+/\text{K}^+$-ATPase، تعیین و حفظ می‌شود.

چرا پمپ آن را منفی نگه می‌دارد:

1. گرادیان‌های یونی را می‌سازد. پمپ در هر چرخه $3\,\text{Na}^+$ را به بیرون و $2\,\text{K}^+$ را به داخل منتقل می‌کند و ATP مصرف می‌کند. این کار غلظت بالای $[\text{K}^+]$ در داخل و غلظت بالای $[\text{Na}^+]$ در بیرون را حفظ می‌کند. با توجه به اینکه غشای در حالت استراحت نفوذپذیری بسیار بیشتری نسبت به $\text{K}^+$ دارد (کانال‌های نشتی)، $\text{K}^+$ به بیرون نفوذ می‌کند تا آنجا که میدان الکتریکی با نفوذ (انتشار) به تعادل برسد و در نتیجه داخل سلول منفی و نزدیک به پتانسیل نرنست/گلدمن می‌شود: $V_m = \frac{RT}{F}\ln\!\frac{P_K[\text{K}^+]_o + P_{Na}[\text{Na}^+]_o + P_{Cl}[\text{Cl}^-]_i}{P_K[\text{K}^+]_i + P_{Na}[\text{Na}^+]_i + P_{Cl}[\text{Cl}^-]_o}.$
2. الکتروژنیک (مولد جریان) است. خروج بار $3^+$ در برابر ورود بار $2^+$، در هر چرخه یک بار مثبت خالص را خارج می‌کند و مستقیماً داخل سلول را اندکی منفی‌تر می‌سازد.

حذف گزینه‌های انحرافی:

بنابراین گزینهٔ درست گزینهٔ ۱، پمپ‌های یونی است.

نکتهٔ کنکوری: «استراحت» + «منفی نگه‌داشته‌شده» به پمپ فعال $\text{Na}^+/\text{K}^+$ اشاره دارد — هر گزینه‌ای که شامل «پتانسیل عمل» یا «تحریک» باشد، دپلاریزاسیون را توصیف می‌کند و برای یک پرسش دربارهٔ حالت استراحت به‌طور خودکار نادرست است.