Почему потенциал Нернста для калия отрицательный?

В клетке [K⁺] выше, чем снаружи. Для катиона (z = +1) логарифм отношения наружу/внутрь отрицателен, поэтому E_K < 0 — типичный порядок около −90 мВ.

Чем уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца отличается от Нернста?

Нернст даёт равновесие одного иона. Гольдман–Ходжкин–Катц взвешивает несколько ионов по проницаемостям и даёт напряжение, при котором суммарный ток близок к нулю, — оценку покоя, если открыты и K⁺, и Na⁺, и Cl⁻.

Почему концентрации хлорида не выведены на ползунки?

Чтобы не перегружать панель. Для знаменателя заданы учебные [Cl]ᵢ и [Cl]ₒ; меняется относительная проницаемость P_Cl.

Потенциал Нернста и уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца

Q: Чем уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца отличается от Нернста?

Нернст даёт равновесие одного иона. Гольдман–Ходжкин–Катц взвешивает несколько ионов по проницаемостям и даёт напряжение, при котором суммарный ток близок к нулю, — оценку покоя, если открыты и K⁺, и Na⁺, и Cl⁻.

Q: Почему концентрации хлорида не выведены на ползунки?

Чтобы не перегружать панель. Для знаменателя заданы учебные [Cl]ᵢ и [Cl]ₒ; меняется относительная проницаемость P_Cl.

E_K и E_Na по Нернсту из концентраций внутри и снаружи; оценка потенциала покоя по Гольдману–Ходжкину–Катцу.

Концентрации и проницаемости

T310 K

[K]ᵢ140 mM

[K]ₒ5 mM

[Na]ᵢ15 mM

[Na]ₒ145 mM

P_K (отн.)1

P_Na (отн.)0.05

P_Cl (отн.)0.45

Нернст для иона: E = (RT/zF) ln(a_наруж/a_внутри). Оценка покоя GHK использует фиксированные [Cl] как в примере — иллюстративно, не подгонка к клетке. Поток Нернста–Планка (1D, разбавленный раствор): J_i = −D_i ∂c_i/∂x − μ_i z_i F c_i ∂V/∂x; в линеаризованных рассуждениях ток K⁺ часто связывают с (V_m − E_K) — см. драйвер в боковой панели (произвольный масштаб).

Измеренные величины

E_K (Нернст)-89.0 mV

E_Na (Нернст)60.6 mV

E_Cl (пример)-84.9 mV

V_m (GHK)-69.4 mV

Драйвер K⁺ P_K(V_m−E_K)19.62 a.u.

Cl⁻ с фиксированными демо-концентрациями; крутите P_K : P_Na : P_Cl.

Графики

О модели

Потенциал Нернста — равновесное напряжение на полупроницаемой мембране для одного иона: E = (RT/zF) ln([снаружи]/[внутри]). Для K⁺ и Na⁺ оно задаётся концентрациями по сторонам мембраны. Если проницаемы несколько ионов, потенциал покоя оценивает уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца: взвешенная по относительным проницаемостям P_K, P_Na, P_Cl комбинация концентраций. Ползунки [K]ₒ и P_Na показывают сдвиг V_m; график — V_m при сканировании относительной проницаемости натрия. Хлорид задан фиксированными учебными концентрациями, чтобы знаменатель уравнения был определён. Это оценка нулевого тока, не динамика каналов Ходжкина–Хаксли.

Для кого: Вузовская биофизика и физиология: потенциал покоя, уравнение Нернста, проницаемости.

Ключевые понятия

потенциал Нернста
уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца
потенциал покоя
проницаемость мембраны
калиевый равновесный потенциал
натриевый равновесный потенциал

Как это работает

Нернст: E = (RT/zF) ln(a_нар/a_вн) для K⁺ и Na⁺. Покой — уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца с относительными P_K, P_Na, P_Cl. На экране E_K, E_Na и V_m; график — скан V_m по P_Na. Хлорид с фиксированными учебными концентрациями.

Часто задаваемые вопросы

Почему потенциал Нернста для калия отрицательный?: В клетке [K⁺] выше, чем снаружи. Для катиона (z = +1) логарифм отношения наружу/внутрь отрицателен, поэтому E_K < 0 — типичный порядок около −90 мВ.
Чем уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца отличается от Нернста?: Нернст даёт равновесие одного иона. Гольдман–Ходжкин–Катц взвешивает несколько ионов по проницаемостям и даёт напряжение, при котором суммарный ток близок к нулю, — оценку покоя, если открыты и K⁺, и Na⁺, и Cl⁻.
Почему концентрации хлорида не выведены на ползунки?: Чтобы не перегружать панель. Для знаменателя заданы учебные [Cl]ᵢ и [Cl]ₒ; меняется относительная проницаемость P_Cl.

Близкие темы рядом (в том числе из смежных разделов) — или все 50 в «Биофизика, жидкости и геонауки».

Вся категория →

НовоеУниверситет / научные

Потенциал действия (Ходжкин–Хаксли)

Запустить симулятор

Потенциал действия гигантского аксона кальмара: напряжение V(t), воротные переменные m, h, n, импульс тока и проводимости Na⁺ и K⁺.

НовоеШкольные

Понижение у скважины (Тейс)

Запустить симулятор

Напорный горизонт: конус депрессии s(r,t) = (Q/(4πT)) W(u), u = r²S/(4Tt); водопроводимость, упругоёмкость, наблюдательная скважина.

НовоеШкольные

Гальванический элемент

Запустить симулятор

Два полуэлемента, солевой мостик, вольтметр; E° и ЭДС ячейки по уравнению Нернста от концентраций.

НовоеШкольные

Ловушка Пеннинга

Запустить симулятор

Движение заряда в квадрупольном потенциале Φ ∝ x²−y² и осевом магнитном поле B: ограниченные эпициклоидальные орбиты.

НовоеШкольные

Осциллятор Эль-Ниньо с запаздыванием

Запустить симулятор

Скалярное уравнение с запаздыванием ẋ = a·x(t−τ) − b·x − c·x³ плюс сезонное вынуждение: качественные качания Эль-Ниньо и Ла-Нинья, не полная модель Суареса–Шопфа.

НовоеШкольные

Кривая диссоциации оксигемоглобина

Запустить симулятор

Насыщение Hb по уравнению Хилла от pO₂ со сдвигами эффективного P50 от pH, CO₂ и температуры; артериальная и венозная точки, эффект Бора и содержание O₂.

Потенциал Нернста и уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца

Графики

О модели

Как это работает

Часто задаваемые вопросы

Похожие симуляторы

Потенциал действия (Ходжкин–Хаксли)

Понижение у скважины (Тейс)

Гальванический элемент

Ловушка Пеннинга

Осциллятор Эль-Ниньо с запаздыванием

Кривая диссоциации оксигемоглобина

Потенциал Нернста и уравнение Гольдмана–Ходжкина–Катца

Графики

О модели

Как это работает

Часто задаваемые вопросы