定義
Nernstの式は、膜を隔てた特定イオンの化学的拡散力と電気力が釣り合う電位差を与える。Eion = RT/(zF) × ln([ion]out/[ion]in)で、Eionは平衡電位、zはイオン価数である。
イメージ
濃度差はイオンを多い側から少ない側へ押し、膜電位は電荷に応じて逆向きまたは同じ向きへ引く。二つの力がちょうど釣り合い、そのイオンが正味で動かない電圧が平衡電位である。
仕組み
37℃で単価陽イオンならEion ≈ 61 mV × log10([out]/[in])と近似できる。陰イオンではzが負なので符号が逆転する。膜電位VmがEionと異なると、Vm−Eionで表される駆動力に応じてイオン電流が生じる。チャネルの開閉は透過性を変えるが、濃度比が変わらない限りEion自体は変えない。細胞外K⁺上昇ではEKがより正側へ移動し、K⁺透過性の高い細胞の静止膜電位も脱分極方向へ移る。
例
細胞外K⁺濃度が上昇するとK⁺の内外濃度比が小さくなり、EKの負の値が浅くなる。その結果、心筋や神経細胞は脱分極し、興奮性や伝導が変化する。