terhadap ion lainnya. Oleh karena perbedaan konsentrasi ion kalium di dalam sel dan di luar sel itu besar, maka ion kalium mempunyai
kecenderungan yang kuat untuk berdifusi ke luar sel. Bila hal ini terjadi maka ion kalium ini akan membawa muatan positif ke luar sel, sehingga
membentuk suatu keadaan elektropositif di luar membran, dan keadaan elektronegatif di sisi dalam membran sebab anion-anion ini tidak berdifusi
ke luar menyertai kalium tadi. Perbedaan potensial sepanjang membran ini akan menimbulkan suatu kecenderungan untuk menolak ion kalium
dengan arah yang sebaliknya yakni dari luar menuju ke dalam sel. Sehingga dalam waktu satu milisekon atau lebih potensial ini akan cukup
besar untuk menghentikan proses difusi yang lebih lanjut dari ion kalium menuju ke luar sel. Potensial pada saat ini disebut sebagai potensial
Nernst untuk ion kalium Guyton 1993, pp 130. Gambar 2B menjelaskan adanya konsentrasi ion natrium yang
tinggi di luar membran, sedangkan konsentrasi di dalam membran itu kecil. Ion ini bermuatan positif. Membran tersebut sangat permeabel
terhadap ion natrium dan tidak permeabel terhadap ion lainnya. Difusi ion natrium kedalam akan membentuk potensial membran dengan muatan
kutub yang berlawanan, yakni dengan adanya muatan negatif di luar membran dan muatan positif di dalam membran. Potensial membran itu
akan meningkat cukup tinggi dalam beberapa milisekon untuk menghentikan proses difusi yang lebih lanjut dari ion natrium menuju ke
dalam sel. Keadaan potensial seperti ini disebut potensial Nernst untuk ion natrium Guyton 1993, pp 131.
2.4 Pengukuran potensial Nernst
Besarnya potensial Nernst ini ditentukan oleh perbandingan konsentrasi ion spesifik tersebut pada kedua sisi membran. Semakin besar
perbandingan ini, semakin besar kecenderungan ion tersebut berdifusi ke satu arah, dan oleh karena itu semakin besar pula potensial Nernst yang
dibutuhkan untuk mencegah difusi netto tambahan. Pada akhir 1800an, Whalter Nernst secara matematis menjelaskan
hubungan antara keseimbangan potensial dan konsentrasi gradien dari ion
7
membran sel. Persamaan yang digunakan, oleh para ilmuwan serikat disebut persamaan Nernst Seidel 2002, pp 15.
Persamaan Nernst dapat dipakai untuk menghitung potensial Nernst untuk ion setiap ion univalen pada suhu tubuh normal 98,6
o
F 37
o
C: Guyton 2006, pp 58
EMF merupakan
electromotive force voltase antara sisi 1 dan sisi 2 dari membran, sedangkan C
1
merupakan konsentrasi pada sisi 1, C
2
merupakan konsentrasi pada sisi 2. Persamaan ini sangat penting, artinya dalam
memahami transmisi impuls saraf Guyton 2006, pp 53. Bila menggunakan rumus ini, biasanya telah diasumsikan bahwa
potensial pada cairan ekstrasel di luar membran tetap pada potensial nol, dan potensial Nernst adalah potensial didalam membran. Selain itu tanda
potensial adalah positif + jika ion yang berdifusi dari dalam ke luar merupakan ion negatif, dan negatif - jika ion ini merupakan ion positif.
Jadi bila konsentrasi ion kalium positif di sisi dalam besarnya 10 kali konsentrasi ion kalium di sisi luar, maka log 10 adalah 1. Jadi potensial
Nernst yang dihitung menjadi -61 milivolt di dalam membran Guyton 2006, pp 60.
Dengan menggunakan persamaan nernst ini, kita bisa menghitung besarnya potensial Nernst yang melewati suatu membran saraf. Pertama
bila membran tersebut hanya permeabel terhadap ion natrium dan hanya permeabel terhadap ion kalium. Sebagai contoh berikut:
Konsentrasi normal dari ion natrium di sisi dalam membran saraf sekitar 14 mEk dan konsentrasi di luar 142 mEk. Jadi, perbandingan dari
kedua konsentrasi ini adalah 0,10 dan logaritma 0,10 adalah -1,00. Bila 1,00 dikalikan dengan -61 milivolt akan didapatkan besarnya potensial
Nernst untuk ion natrium di sisi dalam membran serabut saraf sebesar -61 milivolt Guyton 1993, pp 131.
8
Konsentrasi normal ion kalium di sisi dalam serabut saraf sekitar 140 mEk per liter dan 4 mEk per liter di sisi luar. Perbandingan kedua
konsentrasi ini adalah 35. Logaritma 35 adalah 1,54, maka kali ini -61 milivolt sesuai dengan besarnya potensial Nernst untuk ion kalium di sisi
dalam membran yakni sebesar -94 milivolt Guyton 1993, pp 131.
Tabel 1. potensial membran dengan ion yang berbeda
ION INTRASELULE
R EKSTRASELULE
R GRADIE
N POTENSIAL
NERNST Na+
12mM 145mM
12 lipat +67mV
K+ 155mM
4 mM 0,0026
lipat -98 mV
Ca2 +
0.001 mM 1,5 mM
15.000 lipat
+129mV
Cl- 4 mM
123 mM 29 lipat
-90 mV
2.5 Keadaan penyebab potensial Nernst
