Klíčový rozdíl mezi Nernstovým potenciálem a membránovým potenciálem je ten, že Nernstův potenciál je potenciál přes buněčnou membránu, který je proti čisté difúzi konkrétního iontu přes membránu, zatímco membránový potenciál je rozdíl mezi elektrickým potenciálem vnitřek a elektrický potenciál vnějšku biologické buňky.
Nernstův potenciál a membránový potenciál jsou důležité pojmy v biochemii. Lidé často používají tyto výrazy zaměnitelně, i když se mezi nimi mírně liší.
Co je Nernstův potenciál?
Nernstův potenciál (také označovaný jako reverzní potenciál) je potenciál přes buněčnou membránu, který brání čisté difúzi konkrétního iontu přes membránu. Tento termín má své hlavní aplikace v biochemii. Abychom určili Nernstův potenciál, můžeme použít poměr koncentrací tohoto specifického iontu (který se snaží projít buněčnou membránou) uvnitř buňky a vně buňky. Kromě toho je tento termín také užitečný v elektrochemii týkající se elektrochemických článků. Rovnice, kterou používáme k určení Nernstova potenciálu, je Nernstova rovnice.
Nernstova rovnice je matematický výraz, který nám ukazuje vztah mezi redukčním potenciálem a standardním redukčním potenciálem elektrochemického článku. Tato rovnice byla pojmenována po vědci W alther Nernst. Kromě toho Nernstova rovnice závisí na dalších faktorech ovlivňujících elektrochemické oxidační a redukční reakce, jako je teplota a chemická aktivita chemických látek, které podléhají oxidaci a redukci.
Při odvozování Nernstovy rovnice musíme vzít v úvahu standardní změny Gibbsovy volné energie, která je spojena s elektrochemickými přeměnami, ke kterým v buňce dochází. Redukční reakci elektrochemického článku lze uvést následovně:
Ox + z e– ⟶ Červená
V termodynamice je skutečná změna volné energie reakce, E=Eredukce – Eoxidace
Gibbsovu volnou energii (ΔG) můžeme vztáhnout k E (potenciální rozdíl) následovně:
ΔG=-nF
Kde n je počet elektronů přenesených mezi chemickými druhy, když reakce probíhá, F je Faradayova konstanta. Pokud vezmeme v úvahu standardní podmínky, pak rovnice je následující:
ΔG0=-nFE0
Můžeme dát do souvislosti Gibbsovu volnou energii nestandardních podmínek s Gibbsovou energií standardních podmínek pomocí následující rovnice.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Potom můžeme do této standardní rovnice dosadit výše uvedené rovnice a získat Nernstovu rovnici takto:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Pak je Nernstova rovnice následující:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Co je membránový potenciál?
Membránový potenciál (také známý jako transmembránový potenciál nebo membránové napětí) je rozdíl mezi elektrickým potenciálem vnitřku a elektrickým potenciálem vnějšku biologické buňky. Mezi nimi se vnější elektrický potenciál článku obvykle udává v jednotkách milivoltů (mV) a hodnota se pohybuje od -40 mV do -80 mV.
V biologii mají všechny živočišné buňky obklopující membránu, která se skládá z lipidové dvojvrstvy obsahující proteiny, které jsou zabudovány do dvojvrstvy. Tato membrána může fungovat jako izolátor a jako difúzní bariéra, která zadržuje pohyb iontů. Existují transmembránové proteiny, které fungují jako přenašeče iontů nebo iontové pumpy. Mohou aktivně tlačit ionty přes membránu a vytvářet koncentrační gradient přes membránu. Tato iontová čerpadla a iontové kanály jsou elektricky ekvivalentní sadě baterií a odporů. Proto mohou tyto komponenty vytvořit napětí mezi dvěma stranami membrány.
Téměř všechny plazmatické membrány mají přes membránu elektrický potenciál, který má negativní náboj na vnitřní straně a kladný náboj na vnější straně. Tento elektrický potenciál má dvě základní funkce: umožnit buňce fungovat jako baterie a přenášet signály mezi různými částmi buňky.
Jaký je rozdíl mezi Nernstovým potenciálem a membránovým potenciálem?
Nernstův potenciál a membránový potenciál jsou důležité pojmy v biochemii. Lidé je často používají zaměnitelně, i když mezi nimi existuje malý rozdíl. Klíčový rozdíl mezi Nernstovým potenciálem a membránovým potenciálem je v tom, že Nernstův potenciál je potenciál přes buněčnou membránu, který je proti čisté difúzi konkrétního iontu přes membránu, zatímco membránový potenciál je rozdíl mezi elektrickým potenciálem interiéru a elektrickým potenciálem. potenciál exteriéru biologické buňky.
Shrnutí – Nernstův potenciál vs membránový potenciál
Nernstův potenciál a membránový potenciál jsou důležité pojmy v biochemii. Klíčový rozdíl mezi Nernstovým potenciálem a membránovým potenciálem je v tom, že Nernstův potenciál je potenciál přes buněčnou membránu, který je proti čisté difúzi konkrétního iontu přes membránu, zatímco membránový potenciál je rozdíl mezi elektrickým potenciálem interiéru a elektrickým potenciálem. potenciál vnějšku biologické buňky.
