Η βασική διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού μεμβράνης είναι ότι το δυναμικό Nernst είναι το δυναμικό σε μια κυτταρική μεμβράνη που αντιτίθεται στην καθαρή διάχυση ενός συγκεκριμένου ιόντος μέσω της μεμβράνης, ενώ το δυναμικό μεμβράνης είναι η διαφορά μεταξύ του ηλεκτρικού δυναμικού του εσωτερικό και το ηλεκτρικό δυναμικό του εξωτερικού ενός βιολογικού κυττάρου.
Δυναμικό νευρικού δυναμικού και δυναμικό μεμβράνης είναι σημαντικοί όροι στη βιοχημεία. Συχνά, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν αυτούς τους όρους εναλλακτικά, αν και έχουν μια μικρή διαφορά.
Τι είναι το Nernst Potential;
Δυναμικό Nernst (ονομάζεται επίσης ως δυναμικό αντιστροφής) είναι το δυναμικό σε μια κυτταρική μεμβράνη που αντιτίθεται στην καθαρή διάχυση ενός συγκεκριμένου ιόντος μέσω της μεμβράνης. Αυτός ο όρος έχει τις κύριες εφαρμογές του στη βιοχημεία. Προκειμένου να προσδιορίσουμε το δυναμικό Nernst, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την αναλογία των συγκεντρώσεων αυτού του συγκεκριμένου ιόντος (που προσπαθεί να περάσει μέσα από την κυτταρική μεμβράνη) μέσα στο κύτταρο και έξω από το κύτταρο. Επιπλέον, αυτός ο όρος είναι επίσης χρήσιμος στην ηλεκτροχημεία όσον αφορά τα ηλεκτροχημικά κύτταρα. Η εξίσωση που χρησιμοποιούμε για να προσδιορίσουμε το δυναμικό Nernst είναι η εξίσωση Nernst.
Η εξίσωση Nernst είναι μια μαθηματική έκφραση που μας δείχνει τη σχέση μεταξύ του δυναμικού μείωσης και του τυπικού δυναμικού μείωσης ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου. Αυτή η εξίσωση πήρε το όνομά του από τον επιστήμονα W alther Nernst. Επιπλέον, η εξίσωση Nernst εξαρτάται από άλλους παράγοντες που επηρεάζουν τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής, όπως η θερμοκρασία και η χημική δραστηριότητα των χημικών ειδών που υφίστανται οξείδωση και αναγωγή.
Όταν εξάγουμε την εξίσωση Nernst, πρέπει να λάβουμε υπόψη τις τυπικές αλλαγές στην ελεύθερη ενέργεια Gibbs που σχετίζεται με ηλεκτροχημικούς μετασχηματισμούς που συμβαίνουν στο κύτταρο. Η αντίδραση αναγωγής ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου μπορεί να δοθεί ως εξής:
Ox + z e– ⟶ Κόκκινο
Στη θερμοδυναμική, η πραγματική μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας της αντίδρασης είναι, E=Ανόρθωση – Οξείδωση
Μπορούμε να συσχετίσουμε την ελεύθερη ενέργεια Gibbs (ΔG) με το E (διαφορά δυναμικού) ως εξής:
ΔG=-nF
Όπου n είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται μεταξύ των χημικών ειδών όταν η αντίδραση εξελίσσεται, F είναι η σταθερά Faraday. Αν λάβουμε υπόψη τις τυπικές συνθήκες, τότε η εξίσωση είναι η εξής:
ΔG0=-nFE0
Μπορούμε να συσχετίσουμε την ελεύθερη ενέργεια Gibbs των μη τυπικών συνθηκών με την ενέργεια Gibbs των τυπικών συνθηκών μέσω της ακόλουθης εξίσωσης.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Στη συνέχεια, μπορούμε να αντικαταστήσουμε τις παραπάνω εξισώσεις σε αυτήν την τυπική εξίσωση για να πάρουμε την εξίσωση Nernst ως εξής:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Τότε η εξίσωση Nernst έχει ως εξής:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Τι είναι το δυναμικό μεμβράνης;
Δυναμικό μεμβράνης (γνωστό και ως διαμεμβρανικό δυναμικό ή τάση μεμβράνης) είναι η διαφορά μεταξύ του ηλεκτρικού δυναμικού του εσωτερικού και του ηλεκτρικού δυναμικού του εξωτερικού ενός βιολογικού κυττάρου. Μεταξύ αυτών, το εξωτερικό ηλεκτρικό δυναμικό μιας κυψέλης δίνεται συνήθως σε μονάδα millivolt (mV) και η τιμή κυμαίνεται από -40 mV έως -80 mV.
Στη βιολογία, όλα τα ζωικά κύτταρα έχουν μια περιβάλλουσα μεμβράνη που αποτελείται από μια διπλή στιβάδα λιπιδίων που περιέχει πρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες στη διπλή στοιβάδα. Αυτή η μεμβράνη μπορεί να λειτουργήσει ως μονωτής και ως φράγμα διάχυσης που συγκρατεί την κίνηση των ιόντων. Υπάρχουν διαμεμβρανικές πρωτεΐνες που λειτουργούν ως μεταφορείς ιόντων ή αντλίες ιόντων. Μπορούν να ωθήσουν ενεργά ιόντα κατά μήκος της μεμβράνης, δημιουργώντας μια κλίση συγκέντρωσης σε όλη τη μεμβράνη. Αυτές οι αντλίες ιόντων και τα κανάλια ιόντων είναι ηλεκτρικά ισοδύναμα με ένα σύνολο μπαταριών και αντιστάσεων. Επομένως, αυτά τα εξαρτήματα μπορούν να δημιουργήσουν μια τάση μεταξύ των δύο πλευρών της μεμβράνης.
Σχεδόν όλες οι πλασματικές μεμβράνες έχουν ηλεκτρικό δυναμικό κατά μήκος της μεμβράνης, έχοντας αρνητικό φορτίο στο εσωτερικό και θετικό φορτίο στο εξωτερικό. Υπάρχουν δύο βασικές λειτουργίες αυτού του ηλεκτρικού δυναμικού: να επιτρέπει σε μια κυψέλη να λειτουργεί ως μπαταρία και να μεταδίδει σήματα μεταξύ διαφορετικών τμημάτων μιας κυψέλης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού μεμβράνης;
Δυναμικό νευρικού δυναμικού και δυναμικό μεμβράνης είναι σημαντικοί όροι στη βιοχημεία. Συχνά, οι άνθρωποι τα χρησιμοποιούν εναλλακτικά, αν και έχουν μια μικρή διαφορά. Η βασική διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού μεμβράνης είναι ότι το δυναμικό Nernst είναι το δυναμικό σε μια κυτταρική μεμβράνη που αντιτίθεται στην καθαρή διάχυση ενός συγκεκριμένου ιόντος μέσω της μεμβράνης, ενώ το δυναμικό μεμβράνης είναι η διαφορά μεταξύ του ηλεκτρικού δυναμικού του εσωτερικού και του ηλεκτρικού δυναμικό του εξωτερικού ενός βιολογικού κυττάρου.
Σύνοψη – Nernst Potential vs Membrane Potential
Δυναμικό νευρικού δυναμικού και δυναμικό μεμβράνης είναι σημαντικοί όροι στη βιοχημεία. Η βασική διαφορά μεταξύ του δυναμικού Nernst και του δυναμικού μεμβράνης είναι ότι το δυναμικό Nernst είναι το δυναμικό σε μια κυτταρική μεμβράνη που αντιτίθεται στην καθαρή διάχυση ενός συγκεκριμένου ιόντος μέσω της μεμβράνης, ενώ το δυναμικό μεμβράνης είναι η διαφορά μεταξύ του ηλεκτρικού δυναμικού του εσωτερικού και του ηλεκτρικού δυναμικό του εξωτερικού ενός βιολογικού κυττάρου.
