Одна из важнейших функций биологической мембраны - генерация и передача биопотенциалов. В процессе жизнедеятельности в клетках и тканях могут возникать разности электрических потенциалов:
1) окислительно-восстановительные потенциалы - вследствие переноса электронов от одних молекул к другим;
2) мембранные - вследствие градиента концентрации ионов и переноса ионов через мембрану.
Стеклянный микроэлектрод представляет собой стеклянную микропипетку с оттянутым очень тонким кончиком.
Металлический электрод такой толщины пластичен и не может проколоть клеточную мембрану, кроме того он поляризуется. Для исключения поляризации электрода используются неполяризующиеся электроды, например серебряная проволока, покрытая солью AgCl. В раствор КС1 или NaCI (желатинизированный агар-агаром), заполняющий микроэлектрод. Второй электрод - электрод сравнения - располагается в растворе у наружной поверхности клетки. Регистрирующее устройство, содержащее усилитель постоянного тока, измеряет мембранный потенциал: 
Микроэлектродный метод дал возможность измерить биопотенциалы не только на гигантском аксоне кальмара, но и на клетках нормальных размеров: нервных волокнах других животных, клетках скелетных мышц, клетках миокарда и других.
Отсюда легко получить формулу Нернста для равновесного мембранного потенциала
Уравнение Гольдмана:
Биопотенциал покоя, его физическая природа. Уравнение Нернста-Планка для состояния покоя. Роль градиентов концентрации и электрического потенциала при формировании потенциала покоя.
Потенциал покоя - стационарная разность электрических потенциалов, регистрируемая между внутренней и наружной поверхностями мембраны в невозбужденном состоянии. Потенциал покоя определяется разной концентрацией ионов по Разные стороны мембраны и диффузией ионов через мембрану. Если концентрация какого-либо иона внутри клетки С отличив от концентрации этого иона снаружи С и мембрана проницала для этого иона, возникает поток заряженных частиц через Мембрану, вследствие чего нарушается электрическая нейтральность системы, образуется разность потенциалов внутри и снаружи клетки ФИм=ФИвн-Финар, которая будет препятствовать дальнейшему перемещению ионов через мембрану. При установлении равновесия выравниваются значения электрохимических потенциалов по разные стороны мембраны:
Отсюда легко получить формулу Нернста для равновесного мембранного потенциала: 
Переписав уравнение Гольдмана в виде: 
Уравнение Нернста стало: 
С учетом работы электрогенных ионных насосов для мембранного потенциала было получено уравнение Томаса: 
где m - отношение количества ионов натрия к количеству ионов калия, перекачиваемых ионными насосами через мембрану. Чаще всего K+-Na+-АТФаза работает в режиме, когда m = 3/2, м всегда больше 1.
Коэффициент m > 1 усиливает вклад градиента концентрации калия в создание мембранного потенциала, поэтому мембранный потенциал, рассчитанный по Томасу, больше по абсолютной величине, чем мембранный потенциал, рассчитанный по Гольдману, и дает совпадение с экспериментальными значениями для мелких клеток.