ההבדל העיקרי בין פוטנציאל Nernst לפוטנציאל הממברנה הוא שפוטנציאל Nernst הוא הפוטנציאל על פני קרום תא שמתנגד לדיפוזיה נטו של יון מסוים דרך הממברנה, בעוד שפוטנציאל הממברנה הוא ההבדל בין הפוטנציאל החשמלי של פנים והפוטנציאל החשמלי של החלק החיצוני של תא ביולוגי.
פוטנציאל Nernst ופוטנציאל הממברנה הם מונחים חשובים בביוכימיה. לעתים קרובות, אנשים משתמשים במונחים אלה לסירוגין, אם כי יש ביניהם הבדל קל.
מהו פוטנציאל Nernst?
פוטנציאל Nernst (נקרא גם כפוטנציאל היפוך) הוא הפוטנציאל על פני קרום תא שמתנגד לדיפוזיה נטו של יון מסוים דרך הממברנה.למונח זה יש את היישומים העיקריים שלו בביוכימיה. על מנת לקבוע את פוטנציאל ה-Nernst, נוכל להשתמש ביחס בין הריכוזים של אותו יון ספציפי (שמנסה לעבור דרך קרום התא) בתוך התא ומחוץ לתא. בנוסף, מונח זה שימושי גם באלקטרוכימיה לגבי תאים אלקטרוכימיים. המשוואה שבה אנו משתמשים כדי לקבוע את הפוטנציאל של Nernst היא משוואת Nernst.
משוואת נרנסט היא ביטוי מתמטי שמראה לנו את הקשר בין פוטנציאל ההפחתה לפוטנציאל ההפחתה הסטנדרטי של תא אלקטרוכימי. משוואה זו נקראה על שם המדען וולתר נרנסט. יתרה מכך, משוואת נרנסט תלויה בגורמים האחרים המשפיעים על תגובות חמצון והפחתה אלקטרוכימיים, כגון טמפרטורה ופעילות כימית של המינים הכימיים שעוברים חמצון והפחתה.
כאשר נגזר את משוואת Nernst, עלינו לשקול את השינויים הסטנדרטיים באנרגיה החופשית של Gibbs הקשורה לטרנספורמציות אלקטרוכימיות המתרחשות בתא. תגובת ההפחתה של תא אלקטרוכימי יכולה להינתן באופן הבא:
Ox + z e– ⟶ אדום
בתרמודינמיקה, שינוי האנרגיה החופשית בפועל של התגובה הוא, E=Ereduction – Eoxidation
אנו יכולים לקשר את האנרגיה החופשית של Gibbs (ΔG) ל-E (הבדל פוטנציאלי) באופן הבא:
ΔG=-nF
כאשר n הוא מספר האלקטרונים המועברים בין מינים כימיים כאשר התגובה מתקדמת, F הוא קבוע פאראדיי. אם ניקח בחשבון את התנאים הסטנדרטיים, המשוואה היא כדלקמן:
ΔG0=-nFE0
אנו יכולים לקשר את האנרגיה החופשית של גיבס בתנאים לא סטנדרטיים עם האנרגיה של Gibbs בתנאים הסטנדרטיים באמצעות המשוואה הבאה.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
לאחר מכן, נוכל להחליף את המשוואות לעיל במשוואה סטנדרטית זו כדי לקבל את משוואת Nernst באופן הבא:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
אז משוואת Nernst היא כדלקמן:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
מהו פוטנציאל הממברנה?
פוטנציאל ממברנה (מוכר גם כפוטנציאל טרנסממברני או מתח ממברנה) הוא ההבדל בין הפוטנציאל החשמלי של הפנים לפוטנציאל החשמלי של החלק החיצוני של תא ביולוגי. ביניהם, הפוטנציאל החשמלי החיצוני של תא נתון בדרך כלל ביחידת מילי-וולט (mV), והערך נע בין -40 mV ל -80 mV.
בביולוגיה, לכל תאי בעלי החיים יש ממברנה שמסביב המורכבת משכבה דו-שומנית המכילה חלבונים המוטבעים בשכבה הדו-שכבה. קרום זה יכול לשמש כמבודד וכמחסום דיפוזיה המחזיק את תנועת היונים. ישנם חלבונים טרנסממברניים הפועלים כמעבירי יונים או משאבות יונים. הם יכולים לדחוף יונים באופן פעיל על פני הממברנה, וליצור שיפוע ריכוז על פני הממברנה.משאבות יונים ותעלות יונים אלו מקבילות מבחינה חשמלית לסט של סוללות ונגדים. לכן, רכיבים אלה יכולים ליצור מתח בין שני הצדדים של הממברנה.
כמעט לכל ממברנות הפלזמה יש פוטנציאל חשמלי על פני הממברנה, עם מטען שלילי מבפנים ומטען חיובי מבחוץ. ישנן שתי פונקציות בסיסיות של פוטנציאל חשמלי זה: מתן אפשרות לתא לתפקד כסוללה והעברת אותות בין חלקים שונים בתא.
מה ההבדל בין פוטנציאל Nernst לפוטנציאל ממברנה?
פוטנציאל Nernst ופוטנציאל הממברנה הם מונחים חשובים בביוכימיה. לעתים קרובות, אנשים משתמשים בהם לסירוגין, אם כי יש ביניהם הבדל קל. ההבדל העיקרי בין פוטנציאל נרנס לפוטנציאל הממברנה הוא שפוטנציאל נרנסט הוא הפוטנציאל על פני קרום תא שמתנגד לפיזור נטו של יון מסוים דרך הממברנה, ואילו פוטנציאל הממברנה הוא ההבדל בין הפוטנציאל החשמלי של הפנים והחשמלי. הפוטנציאל של החלק החיצוני של תא ביולוגי.
סיכום – פוטנציאל Nernst vs Membrane Potential
פוטנציאל Nernst ופוטנציאל הממברנה הם מונחים חשובים בביוכימיה. ההבדל העיקרי בין פוטנציאל נרנס לפוטנציאל הממברנה הוא שפוטנציאל נרנסט הוא הפוטנציאל על פני קרום תא שמתנגד לפיזור נטו של יון מסוים דרך הממברנה, ואילו פוטנציאל הממברנה הוא ההבדל בין הפוטנציאל החשמלי של הפנים והחשמלי. הפוטנציאל של החלק החיצוני של תא ביולוגי.
