Ключевое различие между потенциалом Нернста и мембранным потенциалом заключается в том, что потенциал Нернста - это потенциал на клеточной мембране, который препятствует общей диффузии определенного иона через мембрану, тогда как мембранный потенциал - это разница между электрическим потенциалом внутренний и электрический потенциал внешней части биологической клетки.
Потенциал Нернста и мембранный потенциал являются важными терминами в биохимии. Часто люди используют эти термины взаимозаменяемо, хотя между ними есть небольшая разница.
Что такое потенциал Нернста?
Потенциал Нернста (также называемый реверсивным потенциалом) представляет собой потенциал через клеточную мембрану, который препятствует чистой диффузии определенного иона через мембрану. Этот термин имеет свои основные применения в биохимии. Чтобы определить потенциал Нернста, мы можем использовать соотношение концентраций этого конкретного иона (который пытается пройти через клеточную мембрану) внутри клетки и вне клетки. Кроме того, этот термин также используется в электрохимии в отношении электрохимических элементов. Уравнение, которое мы используем для определения потенциала Нернста, называется уравнением Нернста.
Уравнение Нернста - это математическое выражение, которое показывает нам взаимосвязь между восстановительным потенциалом и стандартным восстановительным потенциалом электрохимической ячейки. Это уравнение было названо в честь ученого Вальтера Нернста. Кроме того, уравнение Нернста зависит от других факторов, влияющих на реакции электрохимического окисления и восстановления, таких как температура и химическая активность химических соединений, которые подвергаются окислению и восстановлению..
При выводе уравнения Нернста приходится учитывать стандартные изменения свободной энергии Гиббса, связанные с электрохимическими превращениями, происходящими в клетке. Реакция восстановления электрохимической ячейки может быть представлена следующим образом:
Бык + z e– ⟶ Красный
В термодинамике фактическое изменение свободной энергии реакции равно
E=Эредукция – Эоксидация
Мы можем связать свободную энергию Гиббса (ΔG) с E (разностью потенциалов) следующим образом:
ΔG=-nF
Где n - число электронов, передаваемых между химическими частицами при протекании реакции, F - постоянная Фарадея. Если рассматривать стандартные условия, то уравнение выглядит следующим образом:
ΔG0=-nFE0
Мы можем связать свободную энергию Гиббса нестандартных условий с энергией Гиббса стандартных условий с помощью следующего уравнения.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Затем мы можем подставить приведенные выше уравнения в это стандартное уравнение, чтобы получить следующее уравнение Нернста:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Тогда уравнение Нернста имеет следующий вид:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Что такое мембранный потенциал?
Мембранный потенциал (также известный как трансмембранный потенциал или мембранное напряжение) представляет собой разницу между электрическим потенциалом внутренней части и электрическим потенциалом внешней части биологической клетки. Среди них внешний электрический потенциал клетки обычно выражается в единицах милливольт (мВ) и колеблется в пределах от -40 мВ до -80 мВ.
В биологии все клетки животных имеют окружающую мембрану, состоящую из липидного двойного слоя, содержащего белки, встроенные в этот двойной слой. Эта мембрана может действовать как изолятор и как диффузионный барьер, удерживающий движение ионов. Существуют трансмембранные белки, которые действуют как ионные переносчики или ионные насосы. Они могут активно проталкивать ионы через мембрану, создавая градиент концентрации через мембрану. Эти ионные насосы и ионные каналы электрически эквивалентны набору батарей и резисторов. Следовательно, эти компоненты могут создавать напряжение между двумя сторонами мембраны.
Почти все плазматические мембраны имеют электрический потенциал через мембрану, имея отрицательный заряд внутри и положительный заряд снаружи. Есть две основные функции этого электрического потенциала: обеспечение функции клетки в качестве батареи и передача сигналов между различными частями клетки.
В чем разница между потенциалом Нернста и мембранным потенциалом?
Потенциал Нернста и мембранный потенциал являются важными терминами в биохимии. Часто люди используют их взаимозаменяемо, хотя между ними есть небольшая разница. Ключевое различие между потенциалом Нернста и мембранным потенциалом заключается в том, что потенциал Нернста - это потенциал через клеточную мембрану, который противодействует чистой диффузии определенного иона через мембрану, тогда как мембранный потенциал - это разница между электрическим потенциалом внутренней части и электрическим потенциалом. потенциал внешности биологической клетки.
Резюме – Потенциал Нернста против мембранного потенциала
Потенциал Нернста и мембранный потенциал являются важными терминами в биохимии. Ключевое различие между потенциалом Нернста и мембранным потенциалом заключается в том, что потенциал Нернста - это потенциал через клеточную мембрану, который противодействует чистой диффузии определенного иона через мембрану, тогда как мембранный потенциал - это разница между электрическим потенциалом внутренней части и электрическим потенциалом. потенциал внешности биологической клетки.
