Equação de Nernst

Na+ levados para fora, dois íons K+ são bombeados para dentro). Esta é uma das ... se controle o valor do potencial de membrana da célula,

Primeiramente, devemos definir que "Equilíbrio" significa que a força elétrica ( potencial ) que resulta do acúmulo de carga iônica e que impede a difusão externa aumenta até que seja igual em magnitude, mas oposta em direção à tendência de movimento difusivo externo do potássio. Este ponto de equilíbrio é um potencial de equilíbrio como o fluxo líquido transmembrana (ou corrente ) de K +é zero. Uma boa aproximação para o potencial de equilíbrio de um determinado íon só precisa das concentrações em ambos os lados da membrana e da temperatura. Pode ser calculado usando a equação de Nernst:

Onde

E eq, K + é o potencial de equilíbrio para o potássio, medido em volts
R é a constante universal de gás , igual a 8.314 joules · K −1 · mol −1
T é a temperatura absoluta , medida em kelvins (= K = graus Celsius + 273.15)
z é o número de cargas elementares do íon em questão envolvidas na reação
F é a constante de Faraday , igual a 96,485 coulombs · mol −1 ou J · V −1 · mol −1
[K + ] o é a concentração extracelular de potássio, medida em mol · m −3 ou mmol·l −1
[K + ] i é igualmente a concentração intracelular de potássio

Potenciais de equilíbrio de potássio de cerca de -80 milivolts (dentro negativo) são comuns. Diferenças são observadas em diferentes espécies, diferentes tecidos dentro do mesmo animal, e os mesmos tecidos sob diferentes condições ambientais. Aplicando a Equação de Nernst acima, pode-se explicar essas diferenças por mudanças na concentração relativa de K + ou diferenças na temperatura. Dessa forma, para uso comum, a equação de Nernst é freqüentemente dada de uma forma simplificada, assumindo a temperatura corporal humana típica (37 ° C), reduzindo as constantes e mudando para Log base 10. (As unidades usadas para concentração não são importantes, pois relação). Para potássio em temperatura normal, pode-se calcular o potencial de equilíbrio em milivolts como:

Portanto, da mesma forma, o potencial de equilíbrio para o sódio (Na + ) na temperatura normal do corpo humano é calculado usando a mesma constante simplificada. Você pode calcular E assumindo uma concentração externa, [K + ] o , de 10mM e uma concentração interna, [K + ] i , de 100mM. Para íons cloreto (Cl - ), o sinal da constante deve ser invertido (−61,54 mV). Se calcular o potencial de equilíbrio para o cálcio (Ca2 + ), a carga 2+ reduz a constante simplificada para 30,77 mV. Se trabalhando à temperatura ambiente, cerca de 21 ° C, as constantes calculadas são aproximadamente 58 mV para K + e Na + , −58 mV para Cl -e 29 mV para Ca 2+ . Em temperatura fisiológica, cerca de 29,5 ° C, e concentrações fisiológicas (que variam para cada íon), os potenciais calculados são aproximadamente 67 mV para Na + , -90 mV para K + , -86 mV para Cl - e 123 mV para Ca 2 + .