Ποια είναι η εξίσωση Nernst;

Η εξίσωση Nernst καθορίζει το δυναμικό ηρεμίας των κυτταρικών μεμβρανών στο σώμα ως παράγοντας της συγκέντρωσης ιόντων μέσα και έξω από το κύτταρο.Τα κύτταρα είναι η βασική μονάδα του σώματος και το περιβάλλον μέσα στο κύτταρο διαχωρίζεται από το εξωτερικό από κυτταρική μεμβράνη.Το ενδοκυτταρικό περιβάλλον περιέχει μια συγκέντρωση ιόντων που είναι διαφορετική από εκείνη του εξωκυτταρικού περιβάλλοντος, επομένως αναπτύσσεται ηλεκτρικό φορτίο και αναφέρεται ως δυναμικό ανάπαυσης.Τα ιόντα που έχουν μεγαλύτερη σημασία για τον προσδιορισμό του δυναμικού ηρεμίας είναι εκείνα στα οποία η κυτταρική μεμβράνη είναι πιο διαπερατή: νάτριο και κάλιο.Υπάρχει υψηλότερη συγκέντρωση καλίου μέσα στο κελί από έξω από το κύτταρο και το αντίθετο ισχύει για το ιόν νατρίου.

Για πολλά από τα κύτταρα του σώματος, το δυναμικό ανάπαυσης παραμένει σταθερό για τη διάρκεια της κυτταρικής ζωής.Για τα διεγερτικά κύτταρα όπως αυτά των νεύρων και των μυών, ωστόσο, το δυναμικό ανάπαυσης αναφέρεται απλώς στο δυναμικό της μεμβράνης όταν το κύτταρο δεν είναι ενθουσιασμένος.Ένα διεγερτικό κύτταρο είναι αυτό που παράγει μια ηλεκτρική ώθηση που προκαλεί τη σύναψη της σύμβασης στο κύτταρο, στην περίπτωση ενός μυϊκού κυττάρου ή πυροβολούν ένα σήμα, στην περίπτωση ενός νευρικού κυττάρου.

Η διέγερση έχει ως αποτέλεσμα την αλλαγή της διαπερατότητας της μεμβράνης σε ιόντα, κυρίως κάλιο και νάτριο.Αυτό επιτρέπει τη ροή ιόντων από την περιοχή υψηλότερης συγκέντρωσης στην περιοχή χαμηλότερης συγκέντρωσης και αυτή η ροή προκαλεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα που θα αλλάξει το φορτίο κατά μήκος της μεμβράνης.Επομένως, η εξίσωση Nernst δεν ισχύει στην περίπτωση αυτή, επειδή η εξίσωση Nernst λαμβάνει υπόψη μόνο τη συγκέντρωση ιόντων όταν δεν υπάρχει διαπερατότητα σε όλη την κυτταρική μεμβράνη.

Οι παράγοντες εξίσωσης Nernst σε σταθερές όπως η σταθερά Faraday, η καθολική σταθερά αερίου, η απόλυτη θερμοκρασία του σώματος και το σθένος των θεωρούνται ιόντα.Το κάλιο είναι το πιο συχνά θεωρημένο ιόν στην εξίσωση.Είναι το ιόν της μεγαλύτερης διαπερατότητας, οπότε ρέει περισσότερο από τη μεμβράνη.

Η εξίσωση Nernst έχει επικριθεί επειδή υποθέτει ότι δεν υπάρχει καθαρή ροή ιόντων σε όλη την κυτταρική μεμβράνη.Ρεαλιστικά, δεν υπάρχει ποτέ καθαρή ροή ιόντων, επειδή τα ιόντα διαφεύγουν λόγω διαρροής ή αντλούνται ενεργά από το κύτταρο κατά μήκος της μεμβράνης.Σε πολλές περιπτώσεις, η πιο καθολική εξίσωση Goldman προτιμάται κατά την πρόβλεψη του δυναμικού μεμβράνης.Η εξίσωση Goldman λαμβάνει υπόψη τη διαπερατότητα της μεμβράνης σε ιόντα για μια ακριβέστερη αξιολόγηση του δυναμικού της μεμβράνης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ευερέθιστα και μη εκλεπτυσμένα κύτταρα.