Hva er Nernst-ligningen?

Nernst-ligningen bestemmer hvilepotensialet til cellemembraner i kroppen som en faktor for konsentrasjonen av ioner i og utenfor cellen. Celler er den grunnleggende enheten i kroppen, og miljøet inne i cellen skilles fra utsiden av en cellemembran. Det intracellulære miljøet inneholder en konsentrasjon av ioner som er forskjellig fra det ekstracellulære miljøet, slik at en elektrisk ladning utvikler seg, og det blir referert til som hvilepotensialet. De ionene som er mest innflytelsesrike for å bestemme hvilepotensialet, er de som cellemembranen er mest permeabel for: natrium og kalium. Det er en høyere konsentrasjon av kalium inne i cellen enn utenfor cellen, og det motsatte er sant for natriumionen.

For mange av cellene i kroppen forblir hvilepotensialet konstant i løpet av cellens levetid. For eksiterbare celler som nervene og musklene, refererer imidlertid hvilepotensialet ganske enkelt til membranpotensialet når cellen ikke blir begeistret. En eksiterbar celle er en som genererer en elektrisk impuls som får cellen til å trekke seg sammen, i tilfelle av en muskelcelle, eller skyte et signal, i tilfelle av en nervecelle.

Spenning resulterer i endring av membranens permeabilitet for ioner, hovedsakelig kalium og natrium. Dette tillater strømning av ioner fra området med høyere konsentrasjon til området med lavere konsentrasjon, og denne strømmen forårsaker en elektrisk strøm som vil endre ladningen over membranen. Derfor er Nernst-ligningen ikke anvendbar i dette tilfellet, fordi Nernst-ligningen bare tar hensyn til ionekonsentrasjon når det ikke er permeabilitet over cellemembranen.

Nernst-ligningsfaktorene i konstanter som Faraday-konstanten, den universelle gasskonstanten, den absolutte temperaturen i kroppen og valensen til de betraktede ioner. Kalium er det mest betraktede ionet i ligningen. Det er ionet med størst permeabilitet, så det flyter mest over membranen.

Nernst-ligningen har blitt kritisert fordi den antar at det ikke er noen nettofluks av ioner over cellemembranen. Realistisk sett er det aldri noen nettoflyt av ioner, fordi ioner slipper ut på grunn av lekkasje eller pumpes aktivt av cellen over membranen. I mange tilfeller foretrekkes den mer universelle Goldman-ligningen når man forutsier membranpotensial. Goldman-ligningen tar hensyn til membranens permeabilitet for ioner for en mer nøyaktig vurdering av membranpotensialet, og den kan brukes til spennende og ikke-eksiterbare celler.