[2024. 중등임용 생물] 억제성 시냅스 전달

정답

㉠ 전압 개폐성 Ca²⁺ 통로 ㉡ Cl⁻ 통로(염화 이온 통로), 평형전위 = −80 mV

출제 의도

억제성 시냅스 전달에서 Ca²⁺ 유입, GABA 분비, GABA_A 수용체의 개방 그리고 Cl⁻ 유입에 따른 과분극 과정을 이해하는지를 평가한다. 또한 흥분성·억제성 입력이 동시에 들어올 때 막전위 변화의 상대적 크기를 비교할 수 있어야 한다.

풀이 과정

활동전위가 축삭 말단에 도달하면 Ca²⁺ 통로가 열려 세포질로 Ca²⁺가 유입된다. 이는 전압에 의해 개폐되는 통로이므로 ㉠은 ‘전압 개폐성 Ca²⁺ 통로’이다.

GABA_A 수용체는 개방되면 주로 Cl⁻이 세포 안으로 들어오는 통로이며, 이는 억제성 시냅스에서 과분극을 유발한다. 따라서 ㉡은 ‘Cl⁻ 통로’이다. 문항에서 GABA_A 수용체의 역전전위가 −80 mV라고 주어졌으므로 ㉡의 평형전위는 −80 mV이다.

이 시냅스후 뉴런의 안정막전위는 −70 mV이다. Cl⁻ 통로가 열리면 막전위는 그 평형전위(−80 mV)를 향해 이동하므로 세포는 과분극된다.

이제 흥분성(EPSP)과 억제성(IPSP)이 동시에 들어오는 경우를 비교한다.

① 흥분성 시냅스만 작동할 때: 막전위는 Na⁺ 유입 등으로 일시적 탈분극을 보인다.

② 억제성(GABA_A) 시냅스만 작동할 때: 막전위는 −80 mV 방향으로 과분극된다.

③ 두 신호가 동시에 들어올 때: 흥분성 신호는 막전위를 상승시키려 하고, 동시에 활성화된 GABA_A 수용체는 Cl⁻ 유입으로 막전위를 −80 mV 쪽으로 끌어내린다. 결과적으로 억제성 입력이 흥분성 입력을 상쇄하여 막전위는 덜 상승하거나 오히려 더 낮아져, 흥분성 시냅스만 있을 때보다 활동전위 발생 가능성이 크게 줄어든다.

즉, 두 신호가 동시에 작동하면 막전위 변화는 EPSP만 있을 때보다 훨씬 작아지고, 경우에 따라서는 순과분극이 나타난다.

<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>