ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักย์ของ Nernst และศักย์ของเมมเบรนคือศักย์ของ Nernst คือศักย์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่ต่อต้านการแพร่กระจายสุทธิของไอออนเฉพาะผ่านเมมเบรน ในขณะที่ศักย์ของเมมเบรนคือความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าของ ภายในและศักย์ไฟฟ้าภายนอกเซลล์ชีวภาพ
ศักยภาพและศักยภาพของเมมเบรนเป็นคำศัพท์ที่สำคัญในชีวเคมี บ่อยครั้งที่ผู้คนใช้คำเหล่านี้แทนกันได้ แม้ว่าจะมีข้อแตกต่างเล็กน้อย
ศักยภาพของ Nernst คืออะไร
Nernst potential (เรียกอีกอย่างว่าศักย์ผันกลับ) คือศักย์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่ต่อต้านการแพร่กระจายสุทธิของไอออนเฉพาะผ่านเมมเบรนคำนี้มีการใช้งานที่สำคัญในด้านชีวเคมี เพื่อกำหนดศักยภาพของ Nernst เราสามารถใช้อัตราส่วนของความเข้มข้นของไอออนจำเพาะนั้น (ซึ่งพยายามผ่านเยื่อหุ้มเซลล์) ภายในเซลล์และภายนอกเซลล์ นอกจากนี้ คำนี้ยังมีประโยชน์ในด้านเคมีไฟฟ้าเกี่ยวกับเซลล์ไฟฟ้าเคมีอีกด้วย สมการที่เราใช้กำหนดศักยภาพของ Nernst คือสมการของ Nernst
สมการ Nernst คือนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างศักยภาพการรีดักชันและศักย์การลดมาตรฐานของเซลล์ไฟฟ้าเคมี สมการนี้ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ W alther Nernst นอกจากนี้ สมการ Nernst ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อปฏิกิริยาการเกิดออกซิเดชันของไฟฟ้าเคมีและปฏิกิริยารีดักชัน เช่น อุณหภูมิและกิจกรรมทางเคมีของสารเคมีที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและการลดลง
เมื่อได้สมการ Nernst เราต้องพิจารณาการเปลี่ยนแปลงมาตรฐานของพลังงานกิ๊บส์ฟรีที่เกี่ยวข้องกับการแปลงไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ ปฏิกิริยารีดักชันของเซลล์ไฟฟ้าเคมีสามารถกำหนดได้ดังนี้:
Ox + z e– ⟶ สีแดง
ในอุณหพลศาสตร์ การเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระที่แท้จริงของปฏิกิริยาคือ
E=Ereduction – การเกิดออกซิเดชัน
เราสามารถเชื่อมโยงพลังงาน Gibbs ฟรี (ΔG) กับ E (ความต่างที่อาจเกิดขึ้น) ได้ดังนี้:
ΔG=-nF
โดยที่ n คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนระหว่างสปีชีส์เคมีเมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป F คือค่าคงที่ฟาราเดย์ หากเราพิจารณาเงื่อนไขมาตรฐาน สมการจะเป็นดังนี้:
ΔG0=-nFE0
เราสามารถเชื่อมโยงพลังงานกิ๊บส์ฟรีของเงื่อนไขที่ไม่ได้มาตรฐานกับพลังงานกิ๊บส์ของเงื่อนไขมาตรฐานผ่านสมการต่อไปนี้
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
จากนั้น เราสามารถแทนที่สมการข้างต้นลงในสมการมาตรฐานนี้เพื่อให้ได้สมการ Nernst ได้ดังนี้:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
จากนั้นสมการเนิร์นสต์จะเป็นดังนี้:
E=E0 – (RTlnQ/nF)
ศักยภาพของเมมเบรนคืออะไร
ศักยภาพของเมมเบรน (หรือที่เรียกว่าศักย์ของเมมเบรนหรือแรงดันเมมเบรน) คือความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าภายในและศักย์ไฟฟ้าภายนอกเซลล์ชีวภาพ ในหมู่พวกเขา ศักย์ไฟฟ้าภายนอกของเซลล์มักจะได้รับในหน่วยมิลลิโวลต์ (mV) และค่าอยู่ในช่วงตั้งแต่ -40 mV ถึง -80 mV
ในทางชีววิทยา เซลล์สัตว์ทั้งหมดมีเยื่อหุ้มเซลล์รอบข้างที่ประกอบด้วยไขมัน bilayer ที่มีโปรตีนที่ฝังอยู่ใน bilayer เมมเบรนนี้สามารถทำหน้าที่เป็นฉนวนและเป็นตัวกั้นการแพร่กระจายที่ยึดการเคลื่อนที่ของไอออน มีโปรตีนเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นตัวขนส่งไอออนหรือปั๊มไอออน พวกมันสามารถผลักไอออนผ่านเมมเบรน ทำให้เกิดการไล่ระดับความเข้มข้นผ่านเมมเบรนปั๊มไอออนและช่องไอออนเหล่านี้เทียบเท่าทางไฟฟ้ากับชุดแบตเตอรี่และตัวต้านทาน ดังนั้นส่วนประกอบเหล่านี้จึงสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าระหว่างทั้งสองด้านของเมมเบรนได้
พลาสมาเมมเบรนเกือบทั้งหมดมีศักย์ไฟฟ้าข้ามเมมเบรน โดยมีประจุลบอยู่ด้านในและมีประจุบวกอยู่ด้านนอก ศักย์ไฟฟ้านี้มีฟังก์ชันพื้นฐานอยู่สองอย่าง: ให้เซลล์ทำหน้าที่เป็นแบตเตอรี่และส่งสัญญาณระหว่างส่วนต่างๆ ของเซลล์
ความแตกต่างระหว่างศักยภาพ Nernst และศักยภาพของเมมเบรน
ศักยภาพและศักยภาพของเมมเบรนเป็นคำศัพท์ที่สำคัญในชีวเคมี บ่อยครั้งที่ผู้คนใช้แทนกันได้ แม้ว่าจะมีความแตกต่างเล็กน้อย ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักย์ไฟฟ้าของ Nernst และศักย์ของเมมเบรนก็คือ ศักย์ของ Nernst คือศักย์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่ต้านการแพร่สุทธิของไอออนเฉพาะผ่านเมมเบรน ในขณะที่ศักย์ของเมมเบรนคือความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าภายในและไฟฟ้า ศักยภาพภายนอกของเซลล์ชีวภาพ
สรุป – ศักยภาพ Nernst เทียบกับศักยภาพของเมมเบรน
ศักยภาพและศักยภาพของเมมเบรนเป็นคำศัพท์ที่สำคัญในชีวเคมี ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักย์ไฟฟ้าของ Nernst และศักย์ของเมมเบรนก็คือ ศักย์ของ Nernst คือศักย์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่ต้านการแพร่สุทธิของไอออนเฉพาะผ่านเมมเบรน ในขณะที่ศักย์ของเมมเบรนคือความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าภายในและไฟฟ้า ศักยภาพภายนอกของเซลล์ชีวภาพ
