Hvad er Nernst-ligningen?
Nernst-ligningen bestemmer cellemembranernes hvilepotentiale som en faktor af koncentrationen af ioner inden i og uden for cellen. Celler er den basale enhed i kroppen, og miljøet inde i cellen adskilles udefra med en cellulær membran. Det intracellulære miljø indeholder en koncentration af ioner, der er forskellig fra den i det ekstracellulære miljø, så der udvikles en elektrisk ladning, og det kaldes hvilepotentialet. De ioner, der er mest indflydelsesrige til bestemmelse af hvilepotentialet, er dem, som cellemembranen er mest permeabel for: natrium og kalium. Der er en højere koncentration af kalium inde i cellen end uden for cellen, og det modsatte er sandt for natriumionen.
For mange af cellerne i kroppen forbliver hvilepotentialet konstant i cellens levetid. For exciterbare celler, såsom nerver og muskler, henviser hvilepotentialet imidlertid simpelthen til membranpotentialet, når cellen ikke bliver begejstret. En exciterbar celle er en, der genererer en elektrisk impuls, der får cellen til at sammensætte sig, i tilfælde af en muskelcelle, eller skyde et signal i tilfælde af en nervecelle.
Excitation resulterer i ændring af membranens permeabilitet for ioner, hovedsageligt kalium og natrium. Dette muliggør strømmen af ioner fra området med højere koncentration til området med lavere koncentration, og denne strømning forårsager en elektrisk strøm, der ændrer ladningen over membranen. Derfor er Nernst-ligningen ikke anvendelig i dette tilfælde, fordi Nernst-ligningen kun tager højde for ionkoncentration, når der ikke er nogen permeabilitet over cellemembranen.
Nernst-ligningsfaktorerne i konstanter som Faraday-konstanten, den universelle gaskonstant, kroppens absolutte temperatur og valensen af de betragtede ioner. Kalium er den mest almindelige betragtede ion i ligningen. Det er ion med størst permeabilitet, så det flyder mest over membranen.
Nernst-ligningen er blevet kritiseret, fordi den antager, at der ikke er nogen nettoflux af ioner over cellemembranen. Realistisk set er der aldrig nogen nettoflux af ioner, fordi ioner slipper ud på grund af lækage eller pumpes aktivt af cellen over membranen. I mange tilfælde foretrækkes den mere universelle Goldman-ligning, når man forudsiger membranpotentiale. Goldman-ligningen tager højde for membranens permeabilitet for ioner for en mere nøjagtig vurdering af membranpotentialet, og den kan bruges til exciterbare og ikke-exciterbare celler.