## 4.2. - De Nernstpotentiaal

De membraanpotentiaal wordt bepaald door de concentratieverschillen van diverse ionen binnen en buiten de cel. Belangrijk hierbij is dat de doorlaatbaarheid van het celmembraan voor die ionen kan veranderen.

De concentratie natrium (Na+) ionen is veel hoger buiten de cel dan binnen. Als het membraan doorlaatbaar wordt voor Na+ ionen, stromen deze door de diffusiekracht naar binnen. Daardoor stijgt de membraanpotentiaal totdat een nieuw evenwichtspotentiaal bereikt is. Dat is de Nernstpotentiaal voor dat ion.

Voor kalium (K+) ionen zijn de concentratieverschillen andersom. De K+-concentratie is hoog binnen en laag buiten, zodat de K+ ionen naar buiten stromen. Als het membraan doorlaatbaar wordt voorK+ ionen en daalt de membraanpotentiaal totdat een nieuw evenwichtspotentiaal bereikt is.

De Nernstpotentiaal kan voor elk ion worden uitgerekend met onderstaande formule.

Waarbij:

- E: Nernstpotentiaal (V)
- [buiten]: concentratie van het ion (mol per liter) buiten de cel
- [binnen]: concentratie van het ion (mol per liter) in de cel
- R: gasconstante (=8,314 J K-1 mol-1)
- T: absolute temperatuur (= 310K bij een normale lichaamstemperatuur)
- F: constante van Faraday (=9,6485·104 C mol-1)
- z: de valentie van het ion (1, 2, 3 of 4)
- ln: natuurlijk logaritme

Bij meer ionen bepalen de Nernstpotentialen van al deze ionen samen de membraanpotentiaal. De Nernstpotentiaal van het ion dat het makkelijkst over de membraan kan bewegen is dan het belangrijkst.

In een hartcel spelen drie ionen rol: natrium (Na+) ionen, kalium (K+) ionen en calcium (Ca2+) ionen. De aandacht in het begin van deze paragraaf zal gaan naar Na+ ionen en K+ ionen en Ca2+ ionen zullen er later bij worden betrokken.

Opdracht 24 Concentratieverschillen

In onderstaande tabel staan de concentraties van Na+- en K+ ionen binnen en buiten een cel weergegeven. Als het celmembraan doorlaatbaar wordt voor Na+ ionen dan zullen deze de cel instromen, omdat de concentratie buiten de cel hoger is dan binnen de cel (zie tabel).

Ion | [binnen] (mM) | [buiten] (mM)
Na+ | 15 | 150
K+ | 150 | 5

1. Als je kijkt naar K+ ionen in de tabel, in welke richting zullen de K+ ionen dan stromen, in of uit de cel?

2. Bereken de Nernstpotentialen voor zowel Na+ als K+ met de formule. (In de formule staat ln, dit staat voor het natuurlijk logaritme, om dit te kunnen berekenen zit er een knop op je rekenmachine: ln)

3. Als iemand koorts heeft, heeft dit invloed op de membraanpotentiaal. Welk effect heeft dit op de membraanpotentiaal?