Ključna razlika med Nernstovim potencialom in membranskim potencialom je, da je Nernstov potencial potencial čez celično membrano, ki nasprotuje neto difuziji določenega iona skozi membrano, medtem ko je membranski potencial razlika med električnim potencialom notranjost in električni potencial zunanjosti biološke celice.
Nernstov potencial in membranski potencial sta pomembna izraza v biokemiji. Ljudje te izraze pogosto uporabljajo kot sopomenke, čeprav se nekoliko razlikujejo.
Kaj je Nernstov potencial?
Nernstov potencial (imenovan tudi povratni potencial) je potencial čez celično membrano, ki nasprotuje neto difuziji določenega iona skozi membrano. Ta izraz ima svoje glavne aplikacije v biokemiji. Za določitev Nernstovega potenciala lahko uporabimo razmerje koncentracij tistega specifičnega iona (ki skuša preiti skozi celično membrano) znotraj in zunaj celice. Poleg tega je ta izraz uporaben tudi v elektrokemiji glede elektrokemičnih celic. Enačba, ki jo uporabljamo za določanje Nernstovega potenciala, je Nernstova enačba.
Nernstova enačba je matematični izraz, ki nam pokaže razmerje med redukcijskim potencialom in standardnim redukcijskim potencialom elektrokemične celice. Ta enačba je dobila ime po znanstveniku W altherju Nernstu. Poleg tega je Nernstova enačba odvisna od drugih dejavnikov, ki vplivajo na reakcije elektrokemične oksidacije in redukcije, kot sta temperatura in kemična aktivnost kemičnih vrst, ki so podvržene oksidaciji in redukciji.
Pri izpeljavi Nernstove enačbe moramo upoštevati standardne spremembe Gibbsove proste energije, ki je povezana z elektrokemičnimi transformacijami, ki se zgodijo v celici. Reakcijo redukcije elektrokemične celice lahko podamo na naslednji način:
Ox + z e– ⟶ Rdeča
V termodinamiki je dejanska sprememba proste energije pri reakciji
E=Eredukcija – Eoksidacija
Gibbsovo prosto energijo (ΔG) lahko povežemo z E (potencialna razlika) na naslednji način:
ΔG=-nF
Kjer je n število elektronov, ki se prenesejo med kemičnimi vrstami, ko reakcija napreduje, je F Faradayeva konstanta. Če upoštevamo standardne pogoje, potem je enačba naslednja:
ΔG0=-nFE0
Gibbsovo prosto energijo nestandardnih pogojev lahko povežemo z Gibbsovo energijo standardnih pogojev prek naslednje enačbe.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Nato lahko zgornje enačbe nadomestimo s to standardno enačbo, da dobimo Nernstovo enačbo, kot sledi:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Potem je Nernstova enačba naslednja:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Kaj je membranski potencial?
Membranski potencial (znan tudi kot transmembranski potencial ali membranska napetost) je razlika med električnim potencialom notranjosti in električnim potencialom zunanjosti biološke celice. Med njimi je zunanji električni potencial celice običajno podan v enoti milivoltov (mV), vrednost pa sega od -40 mV do -80 mV.
V biologiji imajo vse živalske celice obdajajočo membrano, ki je sestavljena iz lipidnega dvosloja, ki vsebuje proteine, ki so vdelani v dvosloj. Ta membrana lahko deluje kot izolator in kot difuzijska pregrada, ki zadržuje gibanje ionov. Obstajajo transmembranski proteini, ki delujejo kot ionski prenašalci ali ionske črpalke. Lahko aktivno potiskajo ione skozi membrano in tako vzpostavijo koncentracijski gradient čez membrano. Te ionske črpalke in ionski kanali so električno enakovredni kompletu baterij in uporov. Zato lahko te komponente ustvarijo napetost med obema stranema membrane.
Skoraj vse plazemske membrane imajo električni potencial čez membrano, ki ima negativen naboj na notranji strani in pozitiven naboj na zunanji strani. Obstajata dve osnovni funkciji tega električnega potenciala: omogočanje celici, da deluje kot baterija, in prenos signalov med različnimi deli celice.
Kakšna je razlika med Nernstovim potencialom in membranskim potencialom?
Nernstov potencial in membranski potencial sta pomembna izraza v biokemiji. Pogosto jih ljudje uporabljajo zamenljivo, čeprav imajo majhno razliko. Ključna razlika med Nernstovim potencialom in membranskim potencialom je, da je Nernstov potencial potencial čez celično membrano, ki nasprotuje neto difuziji določenega iona skozi membrano, medtem ko je membranski potencial razlika med električnim potencialom notranjosti in električnim potencial zunanjosti biološke celice.
Povzetek – Nernstov potencial v primerjavi z membranskim potencialom
Nernstov potencial in membranski potencial sta pomembna izraza v biokemiji. Ključna razlika med Nernstovim potencialom in membranskim potencialom je, da je Nernstov potencial potencial čez celično membrano, ki nasprotuje neto difuziji določenega iona skozi membrano, medtem ko je membranski potencial razlika med električnim potencialom notranjosti in električnim potencial zunanjosti biološke celice.
