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首页> 美国卫生研究院文献>Biophysical Journal >Tests of continuum theories as models of ion channels. II. Poisson-Nernst-Planck theory versus brownian dynamics.
【2h】

Tests of continuum theories as models of ion channels. II. Poisson-Nernst-Planck theory versus brownian dynamics.

机译：检验作为离子通道模型的连续理论。二。泊松－能斯特－普朗克理论与布朗动力学的关系。

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We test the validity of the mean-field approximation in Poisson-Nernst-Planck theory by contrasting its predictions with those of Brownian dynamics simulations in schematic cylindrical channels and in a realistic potassium channel. Equivalence of the two theories in bulk situations is demonstrated in a control study. In simple cylindrical channels, considerable differences are found between the two theories with regard to the concentration profiles in the channel and its conductance properties. These differences are at a maximum in narrow channels with a radius smaller than the Debye length and diminish with increasing radius. Convergence occurs when the channel radius is over 2 Debye lengths. These tests unequivocally demonstrate that the mean-field approximation in the Poisson-Nernst-Planck theory breaks down in narrow ion channels that have radii smaller than the Debye length.
机译：通过将其预测值与示意圆柱形通道和实际钾通道中的布朗动力学模拟的预测结果进行对比，我们测试了Poisson-Nernst-Planck理论中均值场近似的有效性。对照研究证明了两种理论在大量情况下的等效性。在简单的圆柱状通道中，两种理论在通道中的浓度分布及其电导特性方面存在很大差异。这些差异在半径小于Debye长度的狭窄通道中最大，并随半径增加而减小。当通道半径超过2个德拜长度时，会发生收敛。这些测试明确地表明，泊松－能斯特－普朗克理论中的平均场近似在半径小于德拜长度的窄离子通道中破裂。

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