ネルンスト方程式とは何ですか？

ネルンストの式は、細胞内外のイオン濃度の要因として、体内の細胞膜の静止電位を決定します。 細胞は体の基本単位であり、細胞内の環境は細胞膜によって外部から分離されています。 細胞内環境には、細胞外環境とは異なるイオンの濃度が含まれているため、電荷が発生し、静止電位と呼ばれます。 静止電位の決定に最も影響を与えるイオンは、細胞膜の透過性が最も高いイオンであるナトリウムとカリウムです。 セル内のカリウム濃度はセル外よりも高く、ナトリウムイオンの場合は逆です。

体内の多くの細胞では、細胞の生存期間中、静止電位は一定のままです。 ただし、神経や筋肉などの興奮性細胞の場合、静止電位は単に細胞が興奮していないときの膜電位を指します。 興奮性細胞とは、筋肉細胞の場合は細胞を収縮させ、神経細胞の場合は信号を発する電気インパルスを生成する細胞です。

励起により、主にカリウムとナトリウムのイオン透過性が変化します。 これにより、高濃度の領域から低濃度の領域へのイオンの流れが可能になり、この流れにより、膜全体の電荷が変化する電流が発生します。 したがって、ネルンストの式は、細胞膜に透過性がない場合にイオン濃度のみを考慮するため、この場合、ネルンストの式は適用できません。

ネルンストの式は、ファラデー定数、普遍的なガス定数、体の絶対温度、考慮されるイオンの原子価などの定数を考慮します。 カリウムは、方程式で最も一般的に考慮されるイオンです。 最も透過性の高いイオンであるため、ほとんどの膜を流れます。

ネルンストの式は、細胞膜を通過するイオンの正味の流れがないと仮定しているため、批判されています。 現実には、イオンは漏れのために逃げたり、細胞によって膜を横切って活発に汲み上げられたりするため、イオンの正味の流れはありません。 多くの場合、膜電位を予測するときは、より普遍的なゴールドマン方程式が好まれます。 ゴールドマン方程式は、膜電位のより正確な評価のためにイオンの膜透過性を考慮に入れており、興奮性および非興奮性細胞に使用できます。