الفرق الرئيسي بين جهد نرنست وإمكانات الغشاء هو أن جهد نرنست هو الجهد عبر غشاء الخلية الذي يعارض صافي انتشار أيون معين عبر الغشاء ، في حين أن جهد الغشاء هو الفرق بين الجهد الكهربائي للخلية. الداخلية والجهد الكهربائي للجزء الخارجي من الخلية البيولوجية.
إمكانات نرنست وإمكانات الغشاء من المصطلحات المهمة في الكيمياء الحيوية. في كثير من الأحيان ، يستخدم الناس هذه المصطلحات بالتبادل ، على الرغم من اختلاف طفيف بينهما.
ما هو Nernst Potential؟
جهد نرنست (يُطلق عليه أيضًا اسم إمكانات الانعكاس) هو احتمال عبر غشاء خلوي يعارض صافي انتشار أيون معين عبر الغشاء.هذا المصطلح له تطبيقاته الرئيسية في الكيمياء الحيوية. من أجل تحديد إمكانات نيرنست ، يمكننا استخدام نسبة تركيزات هذا الأيون المحدد (الذي يحاول المرور عبر غشاء الخلية) داخل الخلية وخارجها. بالإضافة إلى ذلك ، هذا المصطلح مفيد أيضًا في الكيمياء الكهربائية فيما يتعلق بالخلايا الكهروكيميائية. المعادلة التي نستخدمها لتحديد إمكانات نيرنست هي معادلة نرنست.
معادلة نرنست عبارة عن تعبير رياضي يوضح لنا العلاقة بين إمكانية الاختزال وإمكانية الاختزال القياسية للخلية الكهروكيميائية. سميت هذه المعادلة على اسم العالم والثر نيرنست. علاوة على ذلك ، تعتمد معادلة نرنست على العوامل الأخرى التي تؤثر على تفاعلات الأكسدة والاختزال الكهروكيميائية ، مثل درجة الحرارة والنشاط الكيميائي للأنواع الكيميائية التي تخضع للأكسدة والاختزال.
عند اشتقاق معادلة نرنست ، علينا النظر في التغييرات القياسية في طاقة جيبس الحرة المرتبطة بالتحولات الكهروكيميائية التي تحدث في الخلية. يمكن إعطاء تفاعل الاختزال للخلية الكهروكيميائية على النحو التالي:
Ox + z e– ⟶ أحمر
في الديناميكا الحرارية ، التغيير الفعلي للطاقة الحرة للتفاعل هو
E=الاستخراج - الأكسدة
يمكننا ربط طاقة جيبس الحرة (ΔG) بـ E (فرق الجهد) على النحو التالي:
ΔG=-nF
حيث n هو عدد الإلكترونات المنقولة بين الأنواع الكيميائية عندما يتقدم التفاعل ، F هو ثابت فاراداي. إذا أخذنا في الاعتبار الشروط القياسية ، تكون المعادلة كما يلي:
ΔG0=-nFE0
يمكننا ربط طاقة جيبس الحرة للظروف غير القياسية بطاقة جيبس للظروف القياسية عبر المعادلة التالية.
ΔG=ΔG0 + RTlnQ
بعد ذلك ، يمكننا استبدال المعادلات أعلاه في هذه المعادلة القياسية للحصول على معادلة نرنست على النحو التالي:
-nFE=-nFE0 + RTlnQ
ثم تكون معادلة نيرنست كالتالي:
E=E0 - (RTlnQ / nF)
ما هي إمكانات الغشاء؟
جهد الغشاء (المعروف أيضًا باسم جهد الغشاء أو جهد الغشاء) هو الفرق بين الجهد الكهربائي للداخل والجهد الكهربائي للجزء الخارجي للخلية البيولوجية. من بينها ، يُعطى الجهد الكهربائي الخارجي للخلية عادةً بوحدة الميليفولت (mV) ، وتتراوح القيمة من -40 mV إلى -80 mV.
في علم الأحياء ، تحتوي جميع الخلايا الحيوانية على غشاء محيط يتكون من طبقة ثنائية الدهون تحتوي على بروتينات مدمجة في الطبقة الثنائية. يمكن أن يعمل هذا الغشاء كعازل وكحاجز انتشار يتحمل حركة الأيونات. هناك بروتينات عبر الغشاء تعمل كناقلات أيونات أو مضخات أيونات. يمكنهم دفع الأيونات بنشاط عبر الغشاء ، وإنشاء تدرج تركيز عبر الغشاء.هذه المضخات الأيونية والقنوات الأيونية مكافئة كهربائيًا لمجموعة من البطاريات والمقاومات. لذلك ، يمكن لهذه المكونات أن تخلق جهدًا بين جانبي الغشاء.
تمتلك جميع أغشية البلازما تقريبًا جهدًا كهربائيًا عبر الغشاء ، ولها شحنة سالبة من الداخل وشحنة موجبة من الخارج. هناك وظيفتان أساسيتان لهذا الجهد الكهربائي: السماح لخلية بالعمل كبطارية ونقل الإشارات بين أجزاء مختلفة من الخلية.
ما هو الفرق بين Nernst Potential و Membrane Potential؟
إمكانات نرنست وإمكانات الغشاء من المصطلحات المهمة في الكيمياء الحيوية. في كثير من الأحيان ، يستخدمها الناس بالتبادل ، على الرغم من اختلاف طفيف بينهما. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين جهد نرنست وإمكانات الغشاء في أن جهد نيرنست هو الإمكانات عبر غشاء الخلية الذي يعارض صافي انتشار أيون معين عبر الغشاء ، في حين أن جهد الغشاء هو الفرق بين الجهد الكهربائي للداخل والكهرباء. إمكانات السطح الخارجي للخلية البيولوجية.
ملخص - Nernst Potential vs Membrane Potential
إمكانات نرنست وإمكانات الغشاء من المصطلحات المهمة في الكيمياء الحيوية. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين جهد نرنست وإمكانات الغشاء في أن جهد نيرنست هو الإمكانات عبر غشاء الخلية الذي يعارض صافي انتشار أيون معين عبر الغشاء ، في حين أن جهد الغشاء هو الفرق بين الجهد الكهربائي للداخل والكهرباء. إمكانات السطح الخارجي للخلية البيولوجية.
