Co to jest równanie Nernsta?

Równanie Nernsta określa potencjał spoczynkowy błon komórkowych w ciele jako czynnik stężenia jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki. Komórki są podstawową jednostką ciała, a środowisko wewnątrz komórki jest oddzielone od zewnątrz błoną komórkową. Środowisko wewnątrzkomórkowe zawiera stężenie jonów inne niż stężenie środowiska pozakomórkowego, dlatego powstaje ładunek elektryczny i jest on określany jako potencjał spoczynkowy. Jony, które mają największy wpływ na określenie potencjału spoczynkowego, to te, na które błona komórkowa jest najbardziej przepuszczalna: sód i potas. Wewnątrz komórki jest wyższe stężenie potasu niż na zewnątrz komórki, a odwrotnie jest w przypadku jonu sodu.

W przypadku wielu komórek w ciele potencjał spoczynkowy pozostaje stały przez cały czas życia komórek. Jednak w przypadku komórek pobudliwych, takich jak nerwy i mięśnie, potencjał spoczynkowy odnosi się po prostu do potencjału błonowego, gdy komórka nie jest wzbudzona. Pobudliwa komórka to taka, która generuje impuls elektryczny, który powoduje kurczenie się komórki w przypadku komórki mięśniowej lub wystrzelenie sygnału w przypadku komórki nerwowej.

Wzbudzenie powoduje zmianę przepuszczalności błony dla jonów, głównie potasu i sodu. Pozwala to na przepływ jonów z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu, a przepływ ten powoduje prąd elektryczny, który zmienia ładunek przez membranę. Dlatego równanie Nernsta nie ma zastosowania w tym przypadku, ponieważ równanie Nernsta uwzględnia tylko stężenie jonów, gdy nie ma przepuszczalności przez błonę komórkową.

Współczynniki równania Nernsta w stałych, takich jak stała Faradaya, uniwersalna stała gazu, temperatura bezwzględna ciała i wartościowość rozważanych jonów. Potas jest najczęściej uważanym jonem w równaniu. Jest to jon o największej przepuszczalności, więc najbardziej przepływa przez błonę.

Równanie Nernsta zostało skrytykowane, ponieważ zakłada, że ​​nie ma strumienia netto jonów przez błonę komórkową. Realistycznie, nigdy nie ma przepływu jonów netto, ponieważ jony uciekają z powodu wycieku lub są aktywnie pompowane przez komórkę przez membranę. W wielu przypadkach bardziej uniwersalne równanie Goldmana jest preferowane przy przewidywaniu potencjału membrany. Równanie Goldmana uwzględnia przepuszczalność błony dla jonów w celu dokładniejszej oceny potencjału błony i może być stosowane do komórek pobudliwych i nie pobudliwych.