UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS UNICAMP
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO - FEEC
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA BIOMÉDICA
EA-097 - Técnicas Experimentais em Engenharia Biomédica
(Preparado por: Rafael de Almeida Ricardo e José W. M. Bassani)
Aluno(s):_____________________________________________________
Equação de Nernst e o potencial de equilíbrio iônico
1. A Equação de Nernst
Vamos assumir dois compartimentos separados por uma membrana
contendo canais seletivos (neste exemplo, permeável apenas ao íon X+).
Primeiramente, considere que estes canais estão “fechados” e adicionamos 10mM
do sal XY em um compartimento (vamos chamá-lo de meio externo) e 100mM de
XY no outro (meio interno). Como o número de cargas positivas e negativas é o
mesmo em cada um dos lados da membrana, apesar do “meio interno” possuir
uma quantidade maior de íons, não há excesso de cargas livres em nenhum dos
lados da membrana (eletroneutralidade). Conseqüentemente o potencial de
membrana também será nulo. De fato:
(1)
onde V é o potencial de membrana, C é a capacitância da membrana e Q é
diferença de cargas elétricas através da membrana.
Vamos considerar agora que o canal permeável ao X+ esteja “aberto”.
Teremos então um fluxo de X+ para o meio menos concentrado. Com o aumento
de cargas positivas no “meio extracelular”, tem-se a formação de um campo
elétrico através da membrana que tenderá a se opor ao fluxo de X+. O resultado
final deste processo é o surgimento de um potencial elétrico através da membrana
que crescerá até que se atinja o equilíbrio, ou seja, fluxo resultante de X+ através
da membrana nulo. Quantitativamente temos:
(
) (2)
onde j é o fluxo resultante do íon, D é o coeficiente de difusão, c é a concentração
do íon, z é a valência, x é a espessura da membrana, F é a constante de Faraday,
R é a constante dos gases ideais, T é a temperatura e V a diferença de potencial.
Considerando o fluxo resultante nulo (j = 0) e integrando a equação 2,
temos:
(3)
onde V é conhecido como potencial de equilíbrio do íon em questão, ou seja, o
potencial elétrico através da membrana quando permeável apenas à este íon
