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Come convertire le unità cellulari (c.u.) in talpa?

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Se uno ha valori in termini di unità di cella (c.u.) come può essere convertito in? $mu$M? Dovrei pensare a una "unità cellulare" come

$1;c.u.= frac{1}{ ext{volume cella}}$

e

$1;c.u.=frac{1}{ ext{volume cella}}*( ext{volume di 1 mole di in 1 atm)} ; Talpa$?

un esempio di c.u. unità, appartiene a questo articolo

Grazie.


I riferimenti cartacei c.u. alla loro "Costruzione e simulazione del modello ODE" che fa riferimento a un documento del 2016 che usa il termine in riferimento a una simulazione in MATLAB.

c.u. è l'abbreviazione di CONCENTRATION UNIT non CELL UNIT.

Data l'assenza di misurazioni sperimentali delle concentrazioni proteiche, utilizziamo le unità di concentrazione (c.u.) come unità per rappresentare le concentrazioni relative di proteine ​​nel modello

citando https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.2006.1761


Come calcolare un milliequivalente

Il mondo della scienza è pieno di modi diversi per esprimere il concetto vitale di concentrazione, che è la quantità di qualcosa presente per unità di volume. Questa "quantità" ha spesso unità di massa ma può includere praticamente tutto ciò che può essere quantificato: particelle di gas, fotoni e altro.

Il volume in questione è spesso a soluzione, che coinvolge una sostanza (chiamata a soluto in questo contesto) disciolto in un liquido (chiamato a solvente).

Quando il solido si dissolve in un solvente per creare una soluzione, la concentrazione della soluzione può essere espressa in vari modi. Ciò si riferisce al fatto che le sostanze chimiche reagiscono tra loro non sulla base della massa ma sulla base del rapporto tra i singoli "pezzi", indipendentemente dalle dimensioni.

Il concetto di moli ed equivalenti, e quindi millimoli e milliequivalenti, è alla base di questa relazione ed è di vitale importanza in medicina e farmacologia clinica.


MTOR controlla la dinamica mitocondriale e la sopravvivenza cellulare tramite MTFP1

I meccanismi che collegano gli stimoli ambientali e intracellulari alle funzioni mitocondriali, inclusa la fissione/fusione, la produzione di ATP, la biogenesi dei metaboliti e l'apoptosi, non sono ben compresi. Qui, dimostriamo che il bersaglio meccanicistico/mammifero sensibile ai nutrienti del complesso rapamicina 1 (mTORC1) stimola la traduzione del processo di fissione mitocondriale 1 (MTFP1) per controllare la fissione mitocondriale e l'apoptosi. L'espressione di MTFP1 è accoppiata alla fosforilazione pro-fissione e al reclutamento mitocondriale della proteina 1 correlata alla dinamina GTPasi di fissione (DRP1). Potenti inibitori di mTOR del sito attivo generano iperfusione mitocondriale a causa della ridotta traduzione di MTFP1, che è mediata dalle proteine ​​leganti il ​​fattore di inizio della traduzione 4E (eIF4E) (4E-BP). Il disaccoppiamento dei livelli di MTFP1 dalla via mTORC1/4E-BP dopo l'inibizione di mTOR blocca la risposta di iperfusione e porta all'apoptosi convertendo l'azione dell'inibitore di mTOR da citostatica a citotossica. Questi dati forniscono prove dirette della sopravvivenza cellulare dopo l'inibizione di mTOR attraverso l'iperfusione mitocondriale che impiega MTFP1 come effettore critico di mTORC1 per governare le decisioni sul destino delle cellule.

Parole chiave: 4E-BP DRP1 traduzione mRNA fissione mitocondriale mTOR.


Categorie di solidi

La struttura dei solidi può essere descritta come se fossero analoghi tridimensionali di un pezzo di carta da parati. La carta da parati ha un design ripetuto regolare che si estende da un bordo all'altro. I cristalli hanno un design ripetuto simile, ma in questo caso il design si estende in tre dimensioni da un bordo del solido all'altro.

Possiamo descrivere senza ambiguità un pezzo di carta da parati specificando la dimensione, la forma e il contenuto dell'unità ripetitiva più semplice nel disegno. Possiamo descrivere un cristallo tridimensionale specificando la dimensione, la forma e il contenuto dell'unità ripetitiva più semplice e il modo in cui queste unità ripetitive si impilano per formare il cristallo.

L'unità ripetitiva più semplice in un cristallo è chiamata a cella unitaria. Ogni cella unitaria è definita in termini di punti del reticoloi punti nello spazio attorno ai quali le particelle sono libere di vibrare in un cristallo.

Le strutture della cella elementare per una varietà di sali sono mostrate di seguito.

Nel 1850, Auguste Bravais dimostrò che i cristalli potevano essere divisi in 14 celle unitarie, che soddisfano i seguenti criteri.

  • La cella unitaria è l'unità ripetitiva più semplice nel cristallo.
  • Le facce opposte di una cella elementare sono parallele.
  • Il bordo della cella unitaria collega punti equivalenti.

Le 14 celle unitarie Bravais sono mostrate nella figura sottostante.

Queste celle unitarie rientrano in sette categorie, che differiscono per le tre lunghezze dei bordi delle celle unitarie (un, B, e C) e tre angoli interni (a, e g), come mostrato nella tabella seguente.

Le sette categorie di cellule unitarie di Bravais

Categoria Lunghezze dei bordi Angoli interni
Cubo (un = B = C) (un = /i> = g = 90 o )
tetragonale (un = B C) (un = /i> = g = 90 o )
Monoclinico (un B C) (un = /i> = 90 o g)
ortorombico (un B C) (un = /i> = g = 90 o )
romboedrico (un = B = C) (un = /i> = g 90 o )
Esagonale (un = B C) (un = /i> = 90 o , g = 120 o )
Triclinico (un B C) (un /i> g 90 o )

Ci concentreremo sulla categoria cubica, che include i tre tipi di celle unitarie cubica semplice, cubica a corpo centrato e cubica a facce centrate mostrati nella figura seguente.

Queste celle unitarie sono importanti per due motivi. Innanzitutto, un certo numero di metalli, solidi ionici e composti intermetallici cristallizzano in celle unitarie cubiche. In secondo luogo, è relativamente facile eseguire calcoli con queste celle unitarie perché le lunghezze dei bordi delle celle sono tutte uguali e gli angoli delle celle sono tutti di 90.

Il semplice cella unitaria cubica è l'unità ripetitiva più semplice in una struttura cubica semplice. Ogni angolo della cella elementare è definito da un punto reticolare in corrispondenza del quale è possibile trovare un atomo, uno ione o una molecola nel cristallo. Per convenzione, il bordo di una cella unitaria collega sempre punti equivalenti. Ciascuno degli otto angoli della cella elementare quindi deve contenere una particella identica. Altre particelle possono essere presenti sui bordi o facce della cella elementare, o all'interno del corpo della cella elementare. Ma il minimo che deve essere presente affinché la cella elementare sia classificata come cubica semplice è otto particelle equivalenti agli otto angoli.

Il cella unitaria cubica a corpo centrato è l'unità ripetitiva più semplice in una struttura cubica a corpo centrato. Ancora una volta, ci sono otto particelle identiche agli otto angoli della cella elementare. Tuttavia, questa volta c'è una nona particella identica al centro del corpo della cella elementare.

Il cella unitaria cubica a facce centrate inizia anche con particelle identiche agli otto angoli del cubo. Ma questa struttura contiene anche le stesse particelle nei centri delle sei facce della cella elementare, per un totale di 14 punti reticolari identici.

La cella unitaria cubica a facce centrate è l'unità ripetitiva più semplice in una struttura cubica più compatta. Infatti, la presenza di celle unitarie cubiche a facce centrate in questa struttura spiega perché la struttura è nota come cubo più vicino.

I punti del reticolo in una cella unitaria cubica possono essere descritti in termini di un grafico tridimensionale. Poiché tutte e tre le lunghezze dei bordi della cella sono le stesse in una cella unitaria cubica, non importa quale orientamento viene utilizzato per un, B, e C assi. Per amor di discussione, definiremo il un asse come l'asse verticale del nostro sistema di coordinate, come mostrato nella figura seguente.

Il B asse descriverà quindi il movimento attraverso la parte anteriore della cella elementare, e il C l'asse rappresenterà il movimento verso la parte posteriore della cella elementare. Inoltre, definiremo arbitrariamente l'angolo inferiore sinistro della cella unitaria come origine (0,0,0). Le coordinate 1,0,0 indicano un punto reticolare che dista una lunghezza del bordo della cella dall'origine lungo il un asse. Allo stesso modo, 0,1,0 e 0,0,1 rappresentano punti del reticolo che sono spostati di una lunghezza del bordo della cella dall'origine lungo il B e C assi, rispettivamente.

Pensare alla cella elementare come a un grafico tridimensionale ci consente di descrivere la struttura di un cristallo con una quantità di informazioni notevolmente ridotta. Possiamo specificare la struttura del cloruro di cesio, ad esempio, con solo quattro informazioni.

  • CsCl cristallizza in una cella unitaria cubica.
  • La lunghezza del bordo della cella unitaria è 0,4123 nm.
  • C'è uno ione Cl - alle coordinate 0,0,0.
  • C'è uno ione Cs + alle coordinate 1/2,1/2,1/2.

Poiché il bordo della cella deve connettere punti reticolari equivalenti, la presenza di uno ione Cl - in un angolo della cella unitaria (0,0,0) implica la presenza di uno ione Cl - in ogni angolo della cella. Le coordinate 1/2,1/2,1/2 descrivono un punto reticolare al centro della cella. Poiché non c'è nessun altro punto nella cella unitaria che dista una lunghezza del bordo della cella da queste coordinate, questo è l'unico ione Cs + nella cella. CsCl è quindi una semplice cella unitaria cubica di ioni Cl - con un Cs + al centro del corpo della cellula.

NaCl dovrebbe cristallizzare in una matrice cubica più compatta di ioni Cl - con ioni Na + nei fori ottaedrici tra i piani di ioni Cl -. Possiamo tradurre queste informazioni in un modello di cella unitaria per NaCl ricordando che la cella unitaria cubica a facce centrate è l'unità ripetitiva più semplice in una struttura cubica più compatta.

Ci sono quattro posizioni uniche in una cella unitaria cubica a facce centrate. Queste posizioni sono definite dalle coordinate: 0,0,0 0,1/2,1/2 1/2,0,1/2 e 1/2,1/2,0. La presenza di una particella ad un angolo della cella elementare (0,0,0) richiede la presenza di una particella equivalente su ciascuno degli otto angoli della cella elementare. Poiché il bordo della cella unitaria collega punti equivalenti, la presenza di una particella al centro della faccia inferiore (0,1/2,1/2) implica la presenza di una particella equivalente al centro della faccia superiore (1, 1/2,1/2). Allo stesso modo, la presenza di particelle al centro delle facce 1/2,0,1/2 e 1/2,1/2,0 della cella elementare implica particelle equivalenti nei centri delle 1/2,1,1 /2 e 1/2,1/2,1 facce.

La figura seguente mostra che c'è un foro ottaedrico al centro di una cella unitaria cubica a facce centrate, alle coordinate 1/2,1/2,1/2. Qualsiasi particella a questo punto tocca le particelle nei centri delle sei facce della cella elementare.

Gli altri fori ottaedrici in una cella unitaria cubica a facce centrate si trovano sui bordi della cella, come mostrato nella figura sottostante.

Se gli ioni Cl - occupano i punti del reticolo di una cella unitaria cubica a facce centrate e tutti i fori ottaedrici sono riempiti con ioni Na +, otteniamo la cella unitaria mostrata nella figura sottostante.

Possiamo quindi descrivere la struttura di NaCl nei termini delle seguenti informazioni.

  • NaCl cristallizza in una cella unitaria cubica.
  • La lunghezza del bordo della cella è 0,5641 nm.
  • Ci sono ioni Cl nelle posizioni 0,0,0 1/2,1/2,0 1/2,0,1/2 e 0,1/2,1/2.
  • Ci sono ioni Na + nelle posizioni 1/2,1/2,1/2 1/2,0,0 0,1/2,0 e 0,0,1/2.

Posizionare uno ione Cl - in queste quattro posizioni implica la presenza di uno ione Cl - su ciascuno dei 14 punti del reticolo che definiscono un'unità cubica a facce centrate. Posizionando uno ione Na + al centro della cella unitaria (1/2,1/2,1/2) e sui tre bordi unici della cella unitaria (1/2,0,0 0,1/2,0 e 0,0,1/2) richiede uno ione Na + equivalente in ogni foro ottaedrico nella cella elementare.

ZnS cristallizza come una matrice cubica più compatta di ioni S 2- con ioni Zn 2+ in fori tetraedrici. Gli ioni S 2- in questo cristallo occupano le stesse posizioni degli ioni Cl - in NaCl. L'unica differenza tra questi cristalli è la posizione degli ioni positivi. La figura seguente mostra che i fori tetraedrici in una cella unitaria cubica a facce centrate si trovano negli angoli della cella unitaria, a coordinate come 1/4,1/4,1/4. Un atomo con queste coordinate toccherebbe l'atomo in questo angolo così come gli atomi nei centri delle tre facce che formano questo angolo. Sebbene sia difficile da vedere senza un modello tridimensionale, i quattro atomi che circondano questo foro sono disposti verso gli angoli di un tetraedro.

Poiché gli angoli di una cella unitaria cubica sono identici, deve esserci un foro tetraedrico in ciascuno degli otto angoli della cella unitaria cubica a facce centrate. Se gli ioni S 2- occupano i punti del reticolo di una cella unitaria cubica a facce centrate e gli ioni Zn 2+ sono impacchettati in ogni altro foro tetraedrico, otteniamo la cella unitaria di ZnS mostrata nella figura seguente.

La struttura di ZnS può quindi essere descritta come segue.

  • ZnS cristallizza in una cella unitaria cubica.
  • La lunghezza del bordo della cella è 0,5411 nm.
  • Ci sono ioni S 2- nelle posizioni 0,0,0 1/2,1/2,0 1/2,0,1/2 e 0,1/2,1/2.
  • Ci sono ioni Zn 2+ nelle posizioni 1/4,1/4,1/4 1/4,3/4,3/4 3/4,1/4,3/4 e 3/4,3/4 ,1/4.

Si noti che solo la metà dei fori tetraedrici è occupata in questo cristallo perché ci sono due fori tetraedrici per ogni ione S 2- in una matrice più vicina di questi ioni.

Il nichel è uno dei metalli che cristallizzano in una struttura cubica più compatta. Se si considera che un atomo di nichel ha una massa di soli 9,75 x 10 -23 g e un raggio ionico di soli 1,24 x 10 -10 m, è un risultato notevole riuscire a descrivere la struttura di questo metallo. La domanda ovvia è: come facciamo a sapere che il nichel si racchiude in una struttura cubica più compatta?

L'unico modo per determinare la struttura della materia su scala atomica è usare una sonda ancora più piccola. Una delle sonde più utili per studiare la materia su questa scala è la radiazione elettromagnetica.

Nel 1912, Max van Laue scoprì che i raggi X che colpivano la superficie di un cristallo venivano diffratti in schemi che assomigliavano a quelli prodotti quando la luce passa attraverso una fessura molto stretta. Poco dopo, William Lawrence Bragg, che stava appena completando la sua laurea in fisica a Cambridge, spiegò i risultati di van Laue con un'equazione nota come Equazione di Bragg, che ci permette di calcolare la distanza tra i piani degli atomi in un cristallo dallo schema di diffrazione dei raggi X di lunghezza d'onda nota.

n = 2D peccato T

Il modello con cui i raggi X vengono diffratti dal nichel metallico suggerisce che questo metallo si impacchetta in una cella unitaria cubica con una distanza tra i piani degli atomi di 0,3524 nm. Pertanto, la lunghezza del bordo della cella in questo cristallo deve essere 0,3524 nm. Sapere che il nichel cristallizza in una cella unitaria cubica non è sufficiente. Dobbiamo ancora decidere se si tratta di una semplice cella unitaria cubica, cubica a corpo centrato o cubica a facce centrate. Questo può essere fatto misurando la densità del metallo.

Gli atomi sugli angoli, sui bordi e sulle facce di una cella unitaria sono condivisi da più di una cella unitaria, come mostrato nella figura seguente. Un atomo su una faccia è condiviso da due celle unitarie, quindi solo la metà dell'atomo appartiene a ciascuna di queste celle. Un atomo su un bordo è condiviso da quattro celle unitarie e un atomo su un angolo è condiviso da otto celle unitarie. Quindi, solo un quarto di un atomo su un bordo e un ottavo di un atomo su un angolo può essere assegnato a ciascuna delle celle unitarie che condividono questi atomi.

Se il nichel si cristallizzasse in una semplice cella cubica, ci sarebbe un atomo di nichel su ciascuno degli otto angoli della cella. Poiché solo un ottavo di questi atomi può essere assegnato a una data cella elementare, ogni cella elementare in una semplice struttura cubica avrebbe un atomo di nichel netto.

Struttura cubica semplice:

Se il nichel formasse una struttura cubica centrata sul corpo, ci sarebbero due atomi per cellula unitaria, perché l'atomo di nichel al centro del corpo non sarebbe condiviso con nessun'altra cellula unitaria.

Struttura cubica a corpo centrato:

(8 angoli x 1/8) + 1 corpo = 2 atomi

Se il nichel cristallizzasse in una struttura cubica a facce centrate, i sei atomi sulle facce della cella unitaria contribuirebbero con tre atomi di nichel netti, per un totale di quattro atomi per cella unitaria.

Struttura cubica a facce centrate:

(8 angoli x 1/8) + (6 facce x 1/2) = 4 atomi

Poiché hanno un numero diverso di atomi in una cella elementare, ciascuna di queste strutture avrebbe una densità diversa. Calcoliamo quindi la densità per il nichel in base a ciascuna di queste strutture e la lunghezza del bordo della cella unitaria per il nichel data nella sezione precedente: 0,3524 nm. Per fare ciò, abbiamo bisogno di conoscere il volume della cella elementare in centimetri cubi e la massa di un singolo atomo di nichel.

Il volume (V) della cella unitaria è uguale alla lunghezza del bordo della cella (un) al cubo.

V = un 3 = (0.3524nm) 3 = 0,04376 nm 3

Poiché ci sono 10 9 nm in un metro e 100 cm in un metro, ci devono essere 10 7 nm in un cm.

Possiamo quindi convertire il volume della cella elementare in cm 3 come segue.

La massa di un atomo di nichel può essere calcolata dal peso atomico di questo metallo e dal numero di Avogadro.

La densità del nichel, se cristallizzasse in una semplice struttura cubica, sarebbe quindi di 2,23 g/cm 3 , a tre cifre significative.

Struttura cubica semplice:

Poiché ci sarebbero il doppio degli atomi per cella unitaria se il nichel cristallizzasse in una struttura cubica a corpo centrato, la densità del nichel in questa struttura sarebbe doppia.

Struttura cubica a corpo centrato:

Ci sarebbero quattro atomi per cella unitaria in una struttura cubica a facce centrate e la densità del nichel in questa struttura sarebbe quattro volte maggiore.

Struttura cubica a facce centrate:

Il valore sperimentale per la densità del nichel è 8,90 g/cm 3 . L'ovvia conclusione è che il nichel cristallizza in una cella unitaria cubica a facce centrate e quindi ha una struttura cubica più compatta.

Si possono trovare stime dei raggi della maggior parte degli atomi di metallo. Da dove provengono questi dati? Come facciamo a sapere, ad esempio, che il raggio di un atomo di nichel è 0,1246 nm?

Il nichel cristallizza in una cella unitaria cubica a facce centrate con una lunghezza del bordo della cella di 0,3524 nm per calcolare il raggio di un atomo di nichel.

Una delle facce di una cella unitaria cubica a facce centrate è mostrata nella figura seguente.

Secondo questa figura, la diagonale attraverso la faccia di questa cella unitaria è pari a quattro volte il raggio di un atomo di nichel.

Il teorema di Pitagora afferma che la diagonale di un triangolo rettangolo è uguale alla somma dei quadrati degli altri lati. La diagonale attraverso la faccia della cella unitaria è quindi correlata alla lunghezza del bordo della cella unitaria dalla seguente equazione.

Facendo la radice quadrata di entrambi i lati si ottiene il seguente risultato.

Sostituiamo ora in questa equazione la relazione tra la diagonale attraverso la faccia di questa cella unitaria e il raggio di un atomo di nichel:

Risolvendo per il raggio di un atomo di nichel si ottiene un valore di 0,1246 nm:

Un approccio simile può essere adottato per stimare la dimensione di uno ione. Iniziamo usando il fatto che la lunghezza del bordo della cella nel cloruro di cesio è 0,4123 nm per calcolare la distanza tra i centri degli ioni Cs + e Cl - in CsCl.

CsCl cristallizza in una semplice cella unitaria cubica di ioni Cl - con uno ione Cs + al centro del corpo della cellula, come mostrato nella figura sottostante.

Prima di poter calcolare la distanza tra i centri degli ioni Cs + e Cl - in questo cristallo, tuttavia, dobbiamo riconoscere la validità di una delle ipotesi più semplici sui solidi ionici: gli ioni positivi e negativi che formano questi cristalli si toccano.

Possiamo quindi assumere che la diagonale attraverso il corpo della cella unitaria CsCl sia equivalente alla somma dei raggi di due ioni Cl - e due ioni Cs +.

L'equivalente tridimensionale del teorema di Pitagora suggerisce che il quadrato della diagonale attraverso il corpo di un cubo sia la somma dei quadrati dei tre lati.

Facendo la radice quadrata di entrambi i membri di questa equazione si ottiene il seguente risultato.

Se la lunghezza del bordo della cella in CsCl è 0,4123 nm, la diagonale attraverso il corpo in questa cella unitaria è 0,7141 nm.

La somma dei raggi ionici degli ioni Cs + e Cl - è metà di questa distanza, o 0,3571 nm.

Se avessimo una stima della dimensione dello ione Cs + o Cl -, potremmo usare i risultati per calcolare il raggio dell'altro ione. Il raggio ionico dello ione Cl - è 0,181 nm. Sostituendo questo valore nell'ultima equazione si ottiene un valore di 0,176 nm per il raggio dello ione Cs +.

I risultati di questo calcolo sono in ragionevole accordo con il valore di 0,169 nm noto per il raggio dello ione Cs +. La discrepanza tra questi valori riflette il fatto che i raggi ionici variano da un cristallo all'altro. I valori tabulati sono medie dei risultati di una serie di calcoli di questo tipo.


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Una relazione quantitativa tra potenziale cellulare e concentrazione degli ioni

la termodinamica standard dice che l'effettiva energia libera di Gibbs G è correlato alla variazione di energia libera in condizioni standard G o
dalla relazione:

dove QR è il quoziente di reazione. Il potenziale di cella E associato alla reazione elettrochimica è definito come la diminuzione dell'energia libera di Gibbs per coulomb di carica trasferita, che porta alla relazione Δ G = − z F E . La costante F (costante di Faraday) è un fattore di conversione dell'unità F = nUNQ , dove nUN è la costante di Avogadro e q è la carica dell'elettrone fondamentale. Questo porta immediatamente all'equazione di Nernst, che per una semicella elettrochimica è

Per una reazione elettrochimica completa (cella piena), l'equazione può essere scritta come

Erosso è il potenziale di riduzione di semicella alla temperatura di interesse, E o
rosso è il standard potenziale di riduzione della semicella, Ecellula è il potenziale di cella (forza elettromotrice) alla temperatura di interesse, E o
cellula è il potenziale di cella standard, R è la costante universale dei gas: R = 8,314 462 618 153 24 JK −1 mol −1 , T è la temperatura in kelvin, z è il numero di elettroni trasferiti nella reazione o semireazione della cella, F è la costante di Faraday, il numero di coulomb per mole di elettroni : F = 96 485 .332 123 310 0184 C mol −1 , QR è il quoziente di reazione della reazione cellulare, e a è l'attività chimica per la specie rilevante, dove unrosso è l'attività della forma ridotta e unBue è l'attività della forma ossidata.

Analogamente alle costanti di equilibrio, le attività sono sempre misurate rispetto allo stato standard (1 mol/L per i soluti, 1 atm per i gas). L'attività della specie X, unX , può essere correlato alle concentrazioni fisiche CX attraverso unX = ?XCX , dove ?X è il coefficiente di attività della specie X. Poiché i coefficienti di attività tendono all'unità a basse concentrazioni, le attività nell'equazione di Nernst sono spesso sostituite da semplici concentrazioni. In alternativa, definendo il potenziale formale come:

l'equazione di Nernst a semicella può essere scritta in termini di concentrazioni come:

e allo stesso modo per l'espressione cellulare completa.

dove ?=ln(10) e VT =0.05916. V. L'equazione di Nernst è usata in fisiologia per trovare il potenziale elettrico di una membrana cellulare rispetto a un tipo di ione. Può essere collegato alla costante di dissociazione acida.

Potenziale di Nernst Modifica

L'equazione di Nernst ha un'applicazione fisiologica quando viene utilizzata per calcolare il potenziale di uno ione di carica z attraverso una membrana. Questo potenziale è determinato utilizzando la concentrazione dello ione sia all'interno che all'esterno della cellula:

Quando la membrana è in equilibrio termodinamico (cioè, nessun flusso netto di ioni), e se la cellula è permeabile a un solo ione, allora il potenziale di membrana deve essere uguale al potenziale di Nernst per quello ione.

Equazione di Goldman Modifica

Quando la membrana è permeabile a più di uno ione, come inevitabilmente accade, il potenziale di riposo può essere determinato dall'equazione di Goldman, che è una soluzione dell'equazione di afflusso G-H-K sotto i vincoli che la densità di corrente totale guidata dalla forza elettrochimica è zero:

Em è il potenziale di membrana (in volt, equivalente a joule per coulomb), Pione è la permeabilità per quello ione (in metri al secondo), [ione]fuori è la concentrazione extracellulare di quello ione (in moli per metro cubo, per abbinare le altre unità SI, sebbene le unità non contino strettamente, poiché i termini di concentrazione di ioni diventano un rapporto adimensionale), [ione]in è la concentrazione intracellulare di quello ione (in moli per metro cubo), R è la costante del gas ideale (joule per kelvin per mole), T è la temperatura in kelvin, F è la costante di Faraday (coulomb per mole).

Il potenziale attraverso la membrana cellulare che si oppone esattamente alla diffusione netta di un particolare ione attraverso la membrana è chiamato potenziale di Nernst per quello ione. Come visto sopra, l'entità del potenziale di Nernst è determinata dal rapporto tra le concentrazioni di quello specifico ione sui due lati della membrana. Maggiore è questo rapporto, maggiore è la tendenza dello ione a diffondersi in una direzione, e quindi maggiore è il potenziale di Nernst richiesto per impedire la diffusione. Esiste un'espressione simile che include r (il valore assoluto del rapporto di trasporto). Ciò tiene conto dei trasportatori con scambi ineguali. Vedi: pompa sodio-potassio dove il rapporto di trasporto sarebbe 2/3, quindi r è uguale a 1,5 nella formula seguente. Il motivo per cui inseriamo un fattore r = 1.5 qui è che la densità di corrente per forza elettrochimica Je.c.(Na + )+J e.c. (K + ) non è più zero, ma piuttosto Je.c.(Na + )+1.5Je.c.(K + )=0 (in quanto per entrambi gli ioni il flusso della forza elettrochimica è compensato da quello della pompa, cioè Je.c.=-Jpompa), alterando i vincoli per l'applicazione dell'equazione GHK. Le altre variabili sono le stesse di cui sopra. L'esempio seguente include due ioni: potassio (K + ) e sodio (Na + ). Si presume che il cloruro sia in equilibrio.

Quando si tiene conto del cloruro (Cl − ),

Usando il fattore di Boltzmann Modifica

Per semplicità, considereremo una soluzione di molecole redox-attive che subiscono una reazione reversibile a un elettrone

e che hanno un potenziale standard pari a zero, e in cui le attività sono ben rappresentate dalle concentrazioni (cioè coefficiente di attività unitario). Il potenziale chimico μC di questa soluzione è la differenza tra le barriere energetiche per prelevare elettroni da e per dare elettroni all'elettrodo di lavoro che imposta il potenziale elettrochimico della soluzione. Il rapporto tra le molecole ossidate e quelle ridotte, [Ox] / [Red] , è equivalente alla probabilità di essere ossidati (dare elettroni) sulla probabilità di essere ridotti (prendere elettroni), che possiamo scrivere in termini del fattore di Boltzmann per questi processi:

Prendendo il logaritmo naturale di entrambi i membri dà

Utilizzo della termodinamica (potenziale chimico) Modifica

Le quantità qui sono date per molecola, non per mole, e quindi la costante di Boltzmann K e la carica dell'elettrone e sono usati al posto della costante del gas R e la costante di Faraday F . Per convertire nelle quantità molari fornite nella maggior parte dei libri di testo di chimica, è semplicemente necessario moltiplicare per la costante di Avogadro: R = kNUN e F = eNUN . L'entropia di una molecola è definita come

La variazione di entropia da uno stato 1 ad un altro stato 2 è quindi

per cui l'entropia dello stato 2 è

Se lo stato 1 è alle condizioni standard, in cui C1 è l'unità (ad es. 1 atm o 1 M), cancellerà semplicemente le unità di C2 . Possiamo quindi scrivere l'entropia di una molecola arbitraria A come

dove S 0 è l'entropia in condizioni standard e [A] indica la concentrazione di A. La variazione di entropia per una reazione

Definiamo il rapporto nell'ultimo termine come il quoziente di reazione:

Questa è la forma più generale dell'equazione di Nernst. Per la reazione redox Ox + n e − → Red ,

Il potenziale di cella in condizioni standard E 0 è spesso sostituito dal potenziale formale E 0 ′ , che include alcune piccole correzioni al logaritmo ed è il potenziale effettivamente misurato in una cella elettrochimica.

All'equilibrio, il potenziale elettrochimico (E) = 0 e quindi il quoziente di reazione raggiunge il valore speciale noto come costante di equilibrio: Q = Keq . Perciò,

Abbiamo quindi messo in relazione il potenziale dell'elettrodo standard e la costante di equilibrio di una reazione redox.

In soluzioni diluite, l'equazione di Nernst può essere espressa direttamente in termini di concentrazioni (poiché i coefficienti di attività sono prossimi all'unità). Ma a concentrazioni più elevate, devono essere utilizzate le vere attività degli ioni. Ciò complica l'uso dell'equazione di Nernst, poiché la stima delle attività non ideali degli ioni richiede generalmente misurazioni sperimentali. L'equazione di Nernst si applica anche solo quando non c'è flusso di corrente netto attraverso l'elettrodo. L'attività degli ioni sulla superficie dell'elettrodo cambia quando c'è flusso di corrente e vi sono ulteriori termini di sovratensione e di perdita resistiva che contribuiscono al potenziale misurato.

A concentrazioni molto basse degli ioni che determinano il potenziale, il potenziale previsto dall'equazione di Nernst si avvicina a ±∞. Questo è fisicamente privo di significato perché, in tali condizioni, la densità di corrente di scambio diventa molto bassa e potrebbe non esserci alcun equilibrio termodinamico necessario affinché l'equazione di Nernst regga. L'elettrodo è chiamato non sospeso in tal caso. Altri effetti tendono a prendere il controllo del comportamento elettrochimico del sistema, come il coinvolgimento dell'elettrone solvatato nel trasferimento di elettricità e negli equilibri degli elettrodi, come analizzato da Alexander Frumkin e B. Damaskin, [4] Sergio Trasatti, ecc.

Dipendenza dal tempo del potenziale Modifica

L'espressione della dipendenza dal tempo è stata stabilita da Karaoglanoff. [5] [6] [7] [8]

L'equazione è stata coinvolta nella controversia scientifica che coinvolge la fusione fredda. The discoverers of cold fusion, Fleischmann and Pons, calculated that a palladium cathode immersed in a heavy water electrolysis cell could achieve up to 10 27 atmospheres of pressure on the surface of the cathode, enough pressure to cause spontaneous nuclear fusion. In reality, only 10,000–20,000 atmospheres were achieved. John R. Huizenga claimed their original calculation was affected by a misinterpretation of Nernst equation. [9] He cited a paper about Pd–Zr alloys. [10] The equation permits the extent of reaction between two redox systems to be calculated and can be used, for example, to decide whether a particular reaction will go to completion or not. At equilibrium the emfs of the two half cells are equal. This enables KC to be calculated hence the extent of the reaction.


How do you calculate concentration from absorbance?

The basic idea here is to use a graph plotting Absorbance vs. Concentration of known solutions. Once you have that you can compare the absorbance value of an unknown sample to figure out its concentration.

You will be applying Beer's law to calculate the concentration.

The equation for Beer's law is: A = εmCl

(A=absorbance, εm = molar extinction coefficient, C = concentration, l=path length of 1 cm)

You should have a data set which was used to create a standard curve. The graph should plot concentration (independent variable) on the x-axis and absorption (dependent variable) on the y axis.

You'll need to add a line of best fit to the data points and determine the equation for the line. The equation should be in y=mx + b form.

y = absorbance (A)
Note: no unit for absorbance

x = concentration (C)
Note: unit is M or mol/L

m = (εm) = slope or the molar extinction coefficient in beers law which has units of #M^-1cm^-1#

If you solve for C you should get
C = (A-b)/εm

So if you substract your y-intercept from the absorbance and divide by the slope, you are finding the concentration of your sample.

Here is video of a lab applying this concept.


Emergent motile properties

According to the model in Fig. 3 , a single dynein motor domain would bind to the microtubule, perform a solitary tug and then diffuse away after binding ATP 103 . However, when multiple dynein motor domains act together, as is typical in living cells, striking additional motile behaviours can emerge. One example is the beating motions of cilia, which are driven by the thousands of dyneins within the axoneme (Box 1). Another is the processive motion produced by cytoplasmic dynein dimers.

When two S. cerevisiae cytoplasmic dynein motor domains are paired (either naturally via the tail or by fusing an exogenous dimerizing moiety to the end of the linker), the resulting dimer can move along the microtubule for

1,500 nm before detaching, as revealed by in vitro single-molecule studies 83, 122 . These movements represent dozens of individual steps, with each motor domain typically moving in 8� nm increments 83, 122, 123 , corresponding to a distance of 1𠄲 tubulin dimers along the long axis of the microtubule. Larger steps, as well as sideways and backwards excursions, are also observed, suggesting there is a diffusive component to each step 83, 122, 123 . Furthermore, optical trapping has revealed that S. cerevisiae cytoplasmic dynein dimers are high-force motors, capable of moving against resisting loads of up to 7 pN before stalling 117 .

By labelling each motor domain with a different coloured fluorophore, the relative movements within the S. cerevisiae dimer have recently been unveiled 122, 123 . Remarkably, there is no strict pattern to the steps: the motor domains do not need to alternately pass each other in space and, in some cases, the rear motor can take multiple steps while the lead motor remains stationary, and vice versa. This contrasts with the methodical ‘hand-over-hand’ movements of kinesin 1 and myosin 5 dimers, which arise from alternating ATPase cycles in their motor domains 9 . In the case of the less rigid stepping pattern of dynein, what prevents both motor domains detaching from the microtubule simultaneously? One part of the answer may lie in the duty ratio of the S. cerevisiae motor domain 122, 123 (that is, the fraction of the mechanochemical cycle spent attached to the track). This parameter has not been measured for S. cerevisiae dynein but, as a theoretical example, if the motor domains acted independently but spent 90% of their cycle attached to the microtubule, the dimer would still be expected to take

70 steps on average before detaching 124 . Yet, a purely stochastic model does not capture all of the features of the stepping behaviour in S. cerevisiae dynein. Notably, as the separation between the motor domains along the microtubule increases, the probability of the rear head taking a step becomes greater and the stepping of the lead head is inhibited 122, 123 . It has been proposed that this reflects a response of the motor domains to internal strain within the dimer 122, 123 . Whether this strain sensing is mediated via the stalk, the linker or some other unknown mechanism awaits discovery.

Interestingly, in D. discoideum cytoplasmic dynein, the two motor domains may influence one another’s enzymatic cycles more strongly. In this system, the intrinsic duty ratio of each motor domain is low (24%) 125 . Thus, in the absence of any communication, the dimer would be expected to take only around two steps along the microtubule on average before detaching 124 — at odds with the measured run length of

750 nm 107 . Moreover, following dimerization, the ATPase rate of the D. discoideum motor domain on the microtubule is slowed down by

70%, further pointing towards enzymatic regulation within the dimer 107 . Elucidating the basis for this intra-dimer communication will require structural information on the geometry of D. discoideum dynein dimers on the microtubule, coupled with two-colour tracking of each motor domain. In summary, the mechanism and extent of communication within cytoplasmic dynein dimers from different species is an active area of research.


Convert millimole to mole - Conversion of Measurement Units

How many millimole in 1 mole? The answer is 1000.
We assume you are converting between millimole e Talpa.
You can view more details on each measurement unit:
millimole or mole
The SI base unit for amount of substance is the mole.
1 millimole is equal to 0.001 mole.
Note that rounding errors may occur, so always check the results.
Use this page to learn how to convert between millimoles and moles.
Type in your own numbers in the form to convert the units!


How Do You Convert Moles to Formula Units?

To convert moles of a chemical substance to formula units, first convert moles into grams by using the molar masses of the elements that form the chemical compound. Every element in a chemical substance has its own molar mass, which is measured in grams.

Many chemical substances are compounds formed from combinations of moles of various elements. For example, 1 mole of sulphuric acid is made up of 2 moles of the element hydrogen, 1 mole of sulphur and 4 moles of oxygen. To find out the mass of this compound, first find the molar mass of each element that makes up the compound by referring to the periodic table.

To do the actual calculation of the compound, each element's molar mass is multiplied by the number of moles of the element that is found in the substance. For sulphuric acid, the molar mass of hydrogen is multiplied by 2, sulphur is multiplied by 1 and oxygen is multiplied by 4. Thus, the molar mass of sulphuric acid is equal to 2(1.008) + 32.06 + 4(16) = 98.08 grams.

When the moles have been converted into grams, it is easier to carry out calculations using the metric system. If necessary, conversions from metric to imperial units may be done. Also, conversion within the metric system of units may be done to allow more calculations.