كتب استخدام المعادلة في الخلايا الحيوية
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
استخدام المعادلة في الخلايا الحيوية (معلومة)
عند الحاجة إلى استخدام معادلة نرنست لحساب الجهد الكهربائي لغشاء خلية الناتج عن أيون k، تصبح المعادلة:
وهذا إذا كان الأيون مشحونًا إيجابيًا، أما إذا كان مشحونًا سلبيًا تصبح:
حيث أن:
- تركيز الأيون k خارج الخلية
- تركيز الأيون k داخل الخلية
وتستخدم تلك المعادلتان عند شبه انعدام حركة الأيونات بين داخل وخارج الخلية: المقدار مفاده أنّه إذا كان الأيون k هو الأيون الوحيد الموجود على جهتي الغشاء، فلغرض الوصول إلى حالة من التوازن الترموديناميكي (أي حالة ينعدم فيها تدفق صاف للأيونات بين الجهتين)، يتحتم أن يكون الجهد الكهربائي لغشاء الخلية مساويًا لـِ ، ويدعى في هذه الحالة جهد الاعتكاس. بما معناه، أنّه بوجود أيونات k بالتركيز الخارجي والداخلي المنّوهين أعلاه. وإذا فرضنا أنّ الجهد الكهربائي للخلية هو صفر، فإنّ هذه الأيونات ستنتشر من جهّة إلى أخرى وفق التراكيز أعلاه وكأنّها تحت تأثير مصدر جهد ذو قوة دافعة كهربائية تعادل . لذا، فإذا افترضنا توصيل غشاء الخلية بجهد كهربائي يعادل المقدار ، فنكون قد منعنا تدفق الأيونات الصاف من جهّة إلى أخرى، وتبقى التراكيز كما هي .
نرى إذًا، أنّه كلّما كانت النسبة بين التركيز الداخلي والتركيز الخارجي للأيون أصغر من 1، فإنّ ميل الأيون إلى الانتشار من جهة إلى أخرى ستكون أكبر، ولذا نحتاج إلى "جهد نرنست " أكبر (بالقيمة المطلقة) لمعاكسة هذا التيار.
يجب التنويه إلى أنّه من ناحية فيزيولوجية، يكون هنالك، على وجه العموم، أكثر من نوعٍ واحد من الأيونات في كلتا الجهتين. في هذه الحالات، يكون لكل أيون جهد نرنست الخاص به، وفقًا لتراكيزه خارج وداخل الخليّة. بالإضافة إلى ذلك، عادة ما تتواجد على غشاء الخلية قنوات أيونيّة تؤثر على تركيز الأيونات في كلتا الجهتين بشكل فعّال، وأحيانًا بعكس التدفق الطبيعي المحدد وفق تركيز الأيون في كلتا الجهتين. في هذه الحالات فإنّ التوازن الترمودينامي يحدّد وفق معادلة غولدمان، التي تحسب جهد الراحة لغشاء الخلية في حالة تعدد الأيونات.
