Ключовата разлика между потенциала на Нернст и мембранния потенциал е, че потенциалът на Нернст е потенциалът през клетъчната мембрана, който се противопоставя на нетната дифузия на определен йон през мембраната, докато мембранният потенциал е разликата между електрическия потенциал на вътрешността и електрическия потенциал на външната страна на биологична клетка.
Потенциалът на Нернст и мембранният потенциал са важни термини в биохимията. Често хората използват тези термини взаимозаменяемо, въпреки че имат малка разлика.
Какво е потенциалът на Nernst?
Потенциалът на Нернст (наричан още реверсивен потенциал) е потенциалът през клетъчната мембрана, който се противопоставя на нетната дифузия на определен йон през мембраната. Този термин има своите основни приложения в биохимията. За да определим потенциала на Нернст, можем да използваме съотношението на концентрациите на този специфичен йон (който се опитва да премине през клетъчната мембрана) вътре и извън клетката. В допълнение, този термин е полезен и в електрохимията по отношение на електрохимичните клетки. Уравнението, което използваме за определяне на потенциала на Нернст, е уравнението на Нернст.
Уравнението на Нернст е математически израз, който ни показва връзката между редукционния потенциал и стандартния редукционен потенциал на електрохимична клетка. Това уравнение е кръстено на учения Валтер Нернст. Освен това уравнението на Нернст зависи от другите фактори, влияещи върху електрохимичните окислителни и редукционни реакции, като температура и химическа активност на химическите видове, които претърпяват окисление и редукция.
Когато извеждаме уравнението на Нернст, трябва да вземем предвид стандартните промени в свободната енергия на Гибс, която е свързана с електрохимичните трансформации, които се случват в клетката. Реакцията на редукция на електрохимична клетка може да бъде дадена, както следва:
Ox + z e– ⟶ Червено
В термодинамиката действителната промяна на свободната енергия на реакцията е, E=Редукция – Еоксидиране
Можем да свържем свободната енергия на Гибс (ΔG) с E (потенциална разлика), както следва:
ΔG=-nF
Където n е броят на електроните, прехвърлени между химически видове, когато реакцията протича, F е константата на Фарадей. Ако разгледаме стандартните условия, тогава уравнението е както следва:
ΔG0=-nFE0
Можем да свържем свободната енергия на Гибс при нестандартни условия с енергията на Гибс при стандартни условия чрез следното уравнение.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
След това можем да заместим горните уравнения в това стандартно уравнение, за да получим уравнението на Нернст, както следва:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Тогава уравнението на Нернст е както следва:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Какво е мембранен потенциал?
Мембранният потенциал (известен също като трансмембранен потенциал или мембранно напрежение) е разликата между електрическия потенциал на вътрешността и електрическия потенциал на външната страна на биологична клетка. Сред тях външният електрически потенциал на клетката обикновено се дава в единица миливолт (mV) и стойността варира от -40 mV до -80 mV.
В биологията всички животински клетки имат заобикаляща мембрана, която се състои от липиден двоен слой, съдържащ протеини, които са вградени в двойния слой. Тази мембрана може да действа като изолатор и като дифузионна бариера, която задържа движението на йони. Има трансмембранни протеини, които действат като йонни транспортери или йонни помпи. Те могат активно да избутват йони през мембраната, създавайки концентрационен градиент през мембраната. Тези йонни помпи и йонни канали са електрически еквивалентни на набор от батерии и резистори. Следователно тези компоненти могат да създадат напрежение между двете страни на мембраната.
Почти всички плазмени мембрани имат електрически потенциал през мембраната, като имат отрицателен заряд отвътре и положителен заряд отвън. Има две основни функции на този електрически потенциал: позволяване на клетката да функционира като батерия и предаване на сигнали между различни части на клетката.
Каква е разликата между потенциала на Нернст и мембранния потенциал?
Потенциалът на Нернст и мембранният потенциал са важни термини в биохимията. Често хората ги използват взаимозаменяемо, въпреки че имат малка разлика. Ключовата разлика между потенциала на Нернст и мембранния потенциал е, че потенциалът на Нернст е потенциалът през клетъчната мембрана, който се противопоставя на нетната дифузия на определен йон през мембраната, докато мембранният потенциал е разликата между електрическия потенциал на вътрешността и електрическия потенциал на външната страна на биологична клетка.
Обобщение – потенциал на Нернст срещу потенциал на мембраната
Потенциалът на Нернст и мембранният потенциал са важни термини в биохимията. Ключовата разлика между потенциала на Нернст и мембранния потенциал е, че потенциалът на Нернст е потенциалът през клетъчната мембрана, който се противопоставя на нетната дифузия на определен йон през мембраната, докато мембранният потенциал е разликата между електрическия потенциал на вътрешността и електрическия потенциал на външната страна на биологична клетка.
