Wat is de Nernst-vergelijking?
De Nernst-vergelijking bepaalt het rustpotentieel van celmembranen in het lichaam als een factor van de concentratie van ionen binnen en buiten de cel. Cellen zijn de basiseenheid van het lichaam en de omgeving in de cel wordt van de buitenkant gescheiden door een celmembraan. De intracellulaire omgeving bevat een concentratie van ionen die anders is dan die van de extracellulaire omgeving, dus een elektrische lading ontwikkelt zich en deze wordt het rustpotentieel genoemd. De ionen die het meest invloedrijk zijn bij het bepalen van het rustpotentieel, zijn die waarvoor het celmembraan het meest permeabel is: natrium en kalium. Er is een hogere concentratie kalium in de cel dan buiten de cel, en het tegenovergestelde geldt voor het natriumion.
Voor veel van de cellen in het lichaam blijft het rustpotentieel constant gedurende de levensduur van de cel. Voor exciteerbare cellen zoals die van de zenuwen en spieren, verwijst het rustpotentieel echter eenvoudigweg naar de membraanpotentiaal wanneer de cel niet wordt opgewonden. Een exciteerbare cel is een cel die een elektrische impuls genereert die ervoor zorgt dat de cel samentrekt in het geval van een spiercel of een signaal afvuurt in het geval van een zenuwcel.
Excitatie leidt tot een verandering van de permeabiliteit van het membraan voor ionen, voornamelijk kalium en natrium. Dit maakt de stroom van ionen mogelijk van het gebied met hogere concentratie naar het gebied met lagere concentratie, en deze stroom veroorzaakt een elektrische stroom die de lading over het membraan zal veranderen. Daarom is de Nernst-vergelijking in dit geval niet van toepassing, omdat de Nernst-vergelijking alleen rekening houdt met ionenconcentratie wanneer er geen permeabiliteit over het celmembraan is.
De Nernst-vergelijkingsfactoren in constanten zoals de Faraday-constante, de universele gasconstante, de absolute temperatuur van het lichaam en de valentie van de beschouwde ionen. Kalium is het meest algemeen beschouwd ion in de vergelijking. Het is het ion met de grootste permeabiliteit, dus het stroomt het meest over het membraan.
De Nernst-vergelijking is bekritiseerd omdat deze veronderstelt dat er geen netto flux van ionen over het celmembraan is. Realistisch gezien is er nooit een netto flux van ionen, omdat ionen ontsnappen door lekkage of actief door de cel over het membraan worden gepompt. In veel gevallen heeft de meer universele Goldman-vergelijking de voorkeur bij het voorspellen van membraanpotentiaal. De Goldman-vergelijking houdt rekening met de permeabiliteit van het membraan voor ionen voor een nauwkeurigere beoordeling van het membraanpotentieel en kan worden gebruikt voor exciteerbare en niet-exciteerbare cellen.