สมการ Nernst คืออะไร?

สมการ Nernst กำหนดศักยภาพการพักของเยื่อหุ้มเซลล์ในร่างกายเป็นปัจจัยของความเข้มข้นของไอออนภายในและภายนอกเซลล์เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของร่างกายและสภาพแวดล้อมภายในเซลล์จะถูกแยกออกจากภายนอกโดยเยื่อหุ้มเซลล์สภาพแวดล้อมภายในเซลล์มีความเข้มข้นของไอออนที่แตกต่างจากสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ดังนั้นประจุไฟฟ้าจะพัฒนาและเรียกว่าศักยภาพการพักไอออนที่มีอิทธิพลมากที่สุดในการกำหนดศักยภาพการพักคือสิ่งที่เยื่อหุ้มเซลล์สามารถซึมผ่านได้มากที่สุด: โซเดียมและโพแทสเซียมมีโพแทสเซียมที่มีความเข้มข้นสูงกว่าภายในเซลล์มากกว่านอกเซลล์และตรงกันข้ามกับโซเดียมไอออน

สำหรับเซลล์จำนวนมากในร่างกายศักยภาพการพักจะคงที่ตลอดระยะเวลาของอายุการใช้งานของเซลล์สำหรับเซลล์ที่น่าตื่นเต้นเช่นของเส้นประสาทและกล้ามเนื้ออย่างไรก็ตามศักยภาพในการพักผ่อนนั้นหมายถึงศักยภาพของเมมเบรนเมื่อเซลล์ไม่ตื่นเต้นเซลล์ที่ถูกกระตุ้นเป็นเซลล์ที่สร้างแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่ทำให้เซลล์หดตัวในกรณีของเซลล์กล้ามเนื้อหรือยิงสัญญาณในกรณีของเซลล์ประสาท

การกระตุ้นส่งผลให้การเปลี่ยนแปลงของการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นไอออนส่วนใหญ่โพแทสเซียมและโซเดียมสิ่งนี้ช่วยให้การไหลของไอออนจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นไปยังพื้นที่ของความเข้มข้นต่ำกว่าและการไหลนี้ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่จะเปลี่ยนประจุข้ามเมมเบรนดังนั้นสมการ Nernst จึงไม่สามารถใช้ได้ในกรณีนี้เนื่องจากสมการ Nernst คำนึงถึงความเข้มข้นของไอออนเท่านั้นเมื่อไม่มีการซึมผ่านข้ามเยื่อหุ้มเซลล์

ปัจจัยสมการของ Nernst ในค่าคงที่เช่นค่าคงที่ฟาราเดย์ค่าคงที่ก๊าซสากลอุณหภูมิสัมบูรณ์ของร่างกายและความจุของไอออนที่พิจารณาโพแทสเซียมเป็นไอออนที่ได้รับการพิจารณามากที่สุดในสมการมันเป็นไอออนของการซึมผ่านที่ยิ่งใหญ่ที่สุดดังนั้นมันจึงไหลผ่านเมมเบรนมากที่สุด

สมการ Nernst ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์เพราะสันนิษฐานว่าไม่มีการไหลของไอออนสุทธิทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ในความเป็นจริงไม่มีการไหลของไอออนสุทธิเนื่องจากไอออนหลบหนีเนื่องจากการรั่วไหลหรือถูกสูบอย่างแข็งขันโดยเซลล์ข้ามเมมเบรนในหลายกรณีสมการโกลด์แมนสากลที่ต้องการเมื่อทำนายศักยภาพของเมมเบรนสมการโกลด์แมนคำนึงถึงการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อการประเมินศักยภาพของเมมเบรนที่แม่นยำยิ่งขึ้นและสามารถใช้สำหรับเซลล์ที่กระตุ้นและไม่น่าตื่นเต้น