Põhiline erinevus Nernsti potentsiaali ja membraanipotentsiaali vahel seisneb selles, et Nernsti potentsiaal on rakumembraani läbiv potentsiaal, mis on vastu konkreetse iooni netodifusioonile läbi membraani, samas kui membraanipotentsiaal on erinevus rakumembraani elektripotentsiaali vahel. bioloogilise raku sisemus ja elektripotentsiaal.
Nernsti potentsiaal ja membraanipotentsiaal on biokeemias olulised terminid. Sageli kasutavad inimesed neid termineid vaheldumisi, kuigi neil on väike erinevus.
Mis on Nernsti potentsiaal?
Nernsti potentsiaal (nimetatakse ka ümberpööramispotentsiaaliks) on rakumembraani läbiv potentsiaal, mis on vastu konkreetse iooni neto difusioonile läbi membraani. Sellel terminil on oma peamised rakendused biokeemias. Nernsti potentsiaali määramiseks saame kasutada selle konkreetse iooni (mis üritab läbida rakumembraani) kontsentratsioonide suhet rakus ja väljaspool rakku. Lisaks on see termin kasulik ka elektrokeemilises elemendis elektrokeemias. Võrrand, mida kasutame Nernsti potentsiaali määramiseks, on Nernsti võrrand.
Nernsti võrrand on matemaatiline avaldis, mis näitab meile seost elektrokeemilise raku redutseerimispotentsiaali ja standardse redutseerimispotentsiaali vahel. See võrrand sai nime teadlase W alther Nernsti järgi. Lisaks sõltub Nernsti võrrand muudest teguritest, mis mõjutavad elektrokeemilisi oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioone, nagu temperatuur ja oksüdatsiooni ja redutseerimise läbivate keemiliste liikide keemiline aktiivsus.
Nernsti võrrandi tuletamisel peame arvestama standardsete muutustega Gibbsi vabas energias, mis on seotud rakus toimuvate elektrokeemiliste transformatsioonidega. Elektrokeemilise raku redutseerimisreaktsiooni saab esitada järgmiselt:
Ox + z e– ⟶ Punane
Termodünaamikas on reaktsiooni tegelik vabaenergia muutus
E=Ereduktsioon – Eoksüdatsioon
Saame seostada Gibbsi vaba energia (ΔG) E-ga (potentsiaalne erinevus) järgmiselt:
ΔG=-nF
Kus n on reaktsiooni edenedes keemiliste liikide vahel ülekantud elektronide arv, siis F on Faraday konstant. Kui arvestada standardtingimusi, on võrrand järgmine:
ΔG0=-nFE0
Me saame seostada mittestandardsete tingimuste Gibbsi vaba energia standardtingimuste Gibbsi energiaga järgmise võrrandi abil.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
Seejärel saame asendada ül altoodud võrrandid selle standardvõrrandiga, et saada Nernsti võrrand järgmiselt:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
Siis on Nernsti võrrand järgmine:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
Mis on membraanipotentsiaal?
Membraani potentsiaal (tuntud ka kui transmembraanne potentsiaal või membraanipinge) on erinevus bioloogilise raku sisemuse elektripotentsiaali ja välispinna elektripotentsiaali vahel. Nende hulgas on elemendi väline elektripotentsiaal tavaliselt antud millivoltides (mV) ja väärtus jääb vahemikku -40 mV kuni -80 mV.
Bioloogias on kõiki loomarakke ümbritsev membraan, mis koosneb lipiidide kaksikkihist, mis sisaldab kahekihilisse kihti põimitud valke. See membraan võib toimida isolaatorina ja difusioonibarjäärina, mis hoiab ioonide liikumist. On transmembraanseid valke, mis toimivad ioonide transportijate või ioonpumpadena. Nad võivad ioone aktiivselt läbi membraani suruda, luues membraani kontsentratsioonigradienti. Need ioonpumbad ja ioonkanalid on elektriliselt samaväärsed patareide ja takistite komplektiga. Seetõttu võivad need komponendid tekitada pinge membraani kahe külje vahel.
Peaaegu kõigil plasmamembraanidel on elektripotentsiaal üle membraani, mille sees on negatiivne laeng ja välisküljel positiivne laeng. Sellel elektripotentsiaalil on kaks põhifunktsiooni: elemendil akuna toimimise võimaldamine ja signaalide edastamine elemendi erinevate osade vahel.
Mis vahe on Nernsti potentsiaalil ja membraanipotentsiaalil?
Nernsti potentsiaal ja membraanipotentsiaal on biokeemias olulised terminid. Sageli kasutavad inimesed neid vaheldumisi, kuigi neil on väike erinevus. Peamine erinevus Nernsti potentsiaali ja membraanipotentsiaali vahel on see, et Nernsti potentsiaal on rakumembraani läbiv potentsiaal, mis on vastu konkreetse iooni neto difusioonile läbi membraani, samas kui membraanipotentsiaal on erinevus sisemuse elektripotentsiaali ja elektrilise potentsiaali vahel. bioloogilise raku välispinna potentsiaal.
Kokkuvõte – Nernsti potentsiaal vs membraanipotentsiaal
Nernsti potentsiaal ja membraanipotentsiaal on biokeemias olulised terminid. Peamine erinevus Nernsti potentsiaali ja membraanipotentsiaali vahel on see, et Nernsti potentsiaal on rakumembraani läbiv potentsiaal, mis on vastu konkreetse iooni netodifusioonile läbi membraani, samas kui membraanipotentsiaal on erinevus sisemuse elektripotentsiaali ja elektrilise potentsiaali vahel. bioloogilise raku välispinna potentsiaal.
