Уравнение Нернста. 
Потенциал Нернста, его природа. 
Стационарный мембранный потенциал, уравнение Гольдмана-Ходжкина

Если клеточная мембрана хорошо проницаема для какого-либо одного иона (обычно она хорошо проницаема для К+, иногда для Cl-), то на мембране, устанавливается равновесный так называемый потенциал Нернста фм (фи м), определяемый как разность (ф2 — ф1) электрических потенциалов:

фм = RT/zF * lnС1/C2 = RT/zF * ln[K+]/[K+]e.

где С1 и С2 — концентрации К+ снаружи и внутри клетки соответственно,.

F — число Фарадея = 96 500 Кл/моль, z — заряд иона, Т — температура, — универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль· K).

В покоящейся, нормально функционирующей живой клетке всегда имеется разность потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой, называемая потенциалом покоя. Возникновение потенциала покоя связано с неравенством концентрации ионов внутри клетки и в окружающей среде и с неодинаковой проницаемостью клеточных мембран для различных ионов. Причины этой неравномерности распределения ионов и ее влияние на потенциал покоя могут, однако различаться у разных клеток.

Причина отклонения потенциала на мембране от потенциала Нернста — проницаемость мембраны не только для К+, но и для других ионов.

Для количественного описания потенциала в условиях проницаемости мембраны для нескольких ионов Ходжкин и Катц использовали представление о том, что потенциал покоя не равновесный, а стационарный по своей природе, т. е. он отражает состояние системы, когда через мембрану непрерывно идут встречные потоки ионов К+, Na+, Clи других. Суммарный поток положительно заряженных частиц через мембраны равен сумме потоков одновалентных катионов минус сумма одновалентных анионов. Основной вклад в суммарный поток зарядов практически во всех клетках вносят ионы Na+, K+, Cl-.

фм = RT/F ln (PK[K+]вн +PNa[Na+]вн + PCl[Cl-]вн)/(PK[K+]н +PNa[Na+]н + PCl[Cl-]н) Уравнение потенциала для трех ионов называется уравнением стационарного потенциала Гольдмана-Ходжкина. В состоянии покоя PK: PNa: PCl = 1: 0,04: 0,045, т. е проницаемость для К+ заметно выше, чем для других ионов. При возбуждении 1: 20 :0,45.