Kľúčový rozdiel medzi Nernstovým potenciálom a membránovým potenciálom je ten, že Nernstov potenciál je potenciál cez bunkovú membránu, ktorý je proti čistej difúzii konkrétneho iónu cez membránu, zatiaľ čo membránový potenciál je rozdiel medzi elektrickým potenciálom vnútro a elektrický potenciál exteriéru biologickej bunky.
Nernstov potenciál a membránový potenciál sú dôležité pojmy v biochémii. Ľudia často používajú tieto výrazy zameniteľne, hoci medzi nimi je malý rozdiel.
Čo je Nernst Potential?
Nernstov potenciál (tiež nazývaný ako reverzný potenciál) je potenciál cez bunkovú membránu, ktorý bráni čistej difúzii konkrétneho iónu cez membránu. Tento termín má svoje hlavné aplikácie v biochémii. Na určenie Nernstovho potenciálu môžeme použiť pomer koncentrácií tohto špecifického iónu (ktorý sa snaží prejsť cez bunkovú membránu) vo vnútri bunky a mimo bunky. Okrem toho je tento výraz užitočný aj v elektrochémii týkajúcej sa elektrochemických článkov. Rovnica, ktorú používame na určenie Nernstovho potenciálu, je Nernstova rovnica.
Nernstova rovnica je matematický výraz, ktorý nám ukazuje vzťah medzi redukčným potenciálom a štandardným redukčným potenciálom elektrochemického článku. Táto rovnica bola pomenovaná po vedcovi W altherovi Nernstovi. Okrem toho Nernstova rovnica závisí od ďalších faktorov ovplyvňujúcich elektrochemické oxidačné a redukčné reakcie, ako je teplota a chemická aktivita chemických látok, ktoré podliehajú oxidácii a redukcii.
Pri odvodzovaní Nernstovej rovnice musíme zvážiť štandardné zmeny Gibbsovej voľnej energie, ktorá je spojená s elektrochemickými transformáciami, ku ktorým dochádza v bunke. Redukčnú reakciu elektrochemického článku možno uviesť takto:
Ox + z e– ⟶ Červená
V termodynamike je skutočná zmena voľnej energie reakcie, E=Eredukcia – Eoxidácia
Gibbsovu voľnú energiu (ΔG) môžeme dať do súvislosti s E (potenciálny rozdiel) takto:
ΔG=-nF
Kde n je počet elektrónov prenesených medzi chemickými druhmi, keď reakcia prebieha, F je Faradayova konštanta. Ak vezmeme do úvahy štandardné podmienky, rovnica je nasledovná:
ΔG0=-nFE0
Môžeme dať do súvislosti Gibbsovu voľnú energiu neštandardných podmienok s Gibbsovou energiou štandardných podmienok pomocou nasledujúcej rovnice.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Potom môžeme nahradiť vyššie uvedené rovnice do tejto štandardnej rovnice, aby sme dostali Nernstovu rovnicu takto:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Potom je Nernstova rovnica nasledovná:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Čo je membránový potenciál?
Membránový potenciál (známy aj ako transmembránový potenciál alebo membránové napätie) je rozdiel medzi elektrickým potenciálom interiéru a elektrickým potenciálom exteriéru biologickej bunky. Medzi nimi sa vonkajší elektrický potenciál bunky zvyčajne udáva v jednotkách milivoltov (mV) a hodnota sa pohybuje od -40 mV do -80 mV.
V biológii majú všetky živočíšne bunky obklopujúcu membránu, ktorá pozostáva z lipidovej dvojvrstvy obsahujúcej proteíny, ktoré sú vložené do dvojvrstvy. Táto membrána môže pôsobiť ako izolátor a ako difúzna bariéra, ktorá zadržiava pohyb iónov. Existujú transmembránové proteíny, ktoré fungujú ako iónové transportéry alebo iónové pumpy. Môžu aktívne tlačiť ióny cez membránu, čím vytvárajú koncentračný gradient cez membránu. Tieto iónové čerpadlá a iónové kanály sú elektricky ekvivalentné súprave batérií a odporov. Preto tieto komponenty môžu vytvárať napätie medzi dvoma stranami membrány.
Takmer všetky plazmatické membrány majú elektrický potenciál naprieč membránou, pričom majú záporný náboj vo vnútri a kladný náboj na vonkajšej strane. Tento elektrický potenciál má dve základné funkcie: umožnenie článku fungovať ako batéria a prenos signálov medzi rôznymi časťami článku.
Aký je rozdiel medzi Nernstovým potenciálom a membránovým potenciálom?
Nernstov potenciál a membránový potenciál sú dôležité pojmy v biochémii. Ľudia ich často používajú zameniteľne, aj keď majú malý rozdiel. Kľúčový rozdiel medzi Nernstovým potenciálom a membránovým potenciálom je v tom, že Nernstov potenciál je potenciál cez bunkovú membránu, ktorý je proti čistej difúzii konkrétneho iónu cez membránu, zatiaľ čo membránový potenciál je rozdiel medzi elektrickým potenciálom interiéru a elektrickým potenciálom. potenciál exteriéru biologickej bunky.
Zhrnutie – Nernstov potenciál verzus membránový potenciál
Nernstov potenciál a membránový potenciál sú dôležité pojmy v biochémii. Kľúčový rozdiel medzi Nernstovým potenciálom a membránovým potenciálom je v tom, že Nernstov potenciál je potenciál cez bunkovú membránu, ktorý je proti čistej difúzii konkrétneho iónu cez membránu, zatiaľ čo membránový potenciál je rozdiel medzi elektrickým potenciálom interiéru a elektrickým potenciálom. potenciál exteriéru biologickej bunky.
