П Е Р Е Н О С И О Н О В Ч Е Р Е З М Е М Б Р А Н У.
Как известно, между внутренней и наружной поверхностями мембраны существует разность потенциалов d, которая обуславливает наличие в мембране толщиной dх электрического поля с напряжённостью
, (9)
где d / dх – градиент потенциала на мембране. На отдельный ион зарядом ne в мембране будет действовать сила 
, где е – элементарный заряд, n – валентность иона. Тогда, сила, действующая на 1 моль ионов:
, (10)
где NА – число Авагадро, а F = еNА – число Фарадея.
Скорость 
установившегося направленного движения частиц под воздействием силы 
:
, (11)
где um – подвижность одного моля ионов – коэффициент пропорциональности между скоростью и силой ( ): = um .
Теперь поток ионов через поперечное сечение S:
, (12)
где c – молярная концентрация ионов.
Плотность потока ионов обусловленная градиентом потенциала Jэл = Фэл / S = c:
. (13)
В общем случае перенос ионов через мембрану определяется двумя факторами: градиентом концентрации частиц и градиентом потенциала
электрического поля мембраны – уравнением Нернста-Планка:
(14)
С энергетической точки зрения явления переноса будут описываться через изменение электрохимического потенциала. В общем случае плотность потока частиц через мембрану определяется уравнением Теорелла:
, (15)
где с – концентрация носителя, u – его подвижность, d / dх – градиент электрохимического потенциала – d.
. (16)
4. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ
В настоящее время для исследования и оценки проницаемости мембран применяют следующие основные методы: осмотические, индикаторные, химические, радиоактивных изотопов, измерения электропроводности.
Осмотические методы основаны на наблюдении за кинетикой изменения объема клеток при помещении их в гипертонические растворы разной концентрации. Когда клетки помещают в гипертонический раствор исследуемого вещества, то вследствие выхода из них воды объем их уменьшается. По мере поступления исследуемого вещества в клетку разность осмотического давления между клеткой и средой уменьшается, и клетка восстанавливает свой первоначальный объем. Наблюдая за скоростью восстановления объема клеток, можно судить о скорости проникновения в них вещества. С целью объективной регистрации этих процессов применяют центрифугирование взвеси клеток и визуальное определение их суммарного объема с помощью гематокрита, измерение прозрачности, а также определение изменений показателя преломления клеток и суспензионной жидкости.
Недостатком данного метода: он применим только для работы с отдельными и довольно крупными клетками (водорослями, эритроцитами). Этот метод неприменим так же при исследовании проницаемости для сахаров и аминокислот, так как при больших концентрациях этих веществ мембрана для них непроницаема, а при малых концентрациях трудно уловить изменения объема клеток.
Индикаторные методы основаны на изменении окраски клеточного содержимого при поступлении в клетку определенных веществ. В клетку вначале вводят индикатор, а затем помещают ее в раствор исследуемого вещества. При поступлении в клетку этих веществ наблюдается окрашивание. Если исследуемое вещество само является красителем, то необходимость в предварительном введении индикатора отпадает. К недостаткам данного метода следует отнести то, что небольшие концентрации красителей трудно обнаружить, а большие токсичны. Данный метод дает в основном лишь качественный ответ: проникает вещество в клетку или не проникает.
Химические методы основаны на обычном качественном и количественном определении содержания веществ в клетках или в среде. Клетки помещают в раствор исследуемого вещества и через некоторое время определяют концентрацию этого вещества в клетках или в растворе. Метод дает особенно хорошие результаты при работе с крупными клетками.
Методы радиоактивных изотопов основаны на применении изотопов, обладающих радиоактивностью. При этом исследуемое вещество метят, т. е. включают в состав молекулы исследуемого вещества радиоактивный (меченый) атом, взамен такого же, но не радиоактивного Если исследуемое вещество находится в виде атомов или ионов, то просто подмешивают в вещество их радиоактивные изотопы. Теперь поступление этого вещества в клетку можно зафиксировать с помощью счетчика радиоактивных частиц. Поскольку радиоактивность клетки пропорциональна количеству поступившего в нее вещества, этот метод дает количественные результаты. При измерении потока вещества из клеток в среду предварительно вводят меченные атомы в клетки. Это производится или путем микроинъекции, или путем выращивания культуры клеток в среде, содержащей данное радиоактивное вещество. В последующем измеряют выходящие из клеток потоки данного вещества.
Изотопный метод является наиболее совершенным и точным методом исследования клеточной проницаемости. Пользуясь им, можно вводить в клетку исследуемое вещество в низких концентрациях, не нарушающих жизнедеятельность клеток. Применение изотопов позволило изучить проницаемость не только для молекул чужеродных или ядовитых веществ, но и для тех соединений, которые входят в состав клеток и тканевых жидкостей самого организма. С помощью изотопного метода удаётся изучать одновременно потоки вещества из среды в клетку и из клетки в среду. Особая ценность метода заключается в том, что он удобен для изучения кинетики входа и выхода веществ и позволяет исследовать эти процессы в естественных условиях, когда клетка находится в стационарном состоянии.
Метод измерения электропроводности применяется при исследовании проницаемости клеток для ионов. Электропроводность клеток определяется активностью ионов в клетках и проницаемостью клеточных мембран. При определенных условиях, например при измерении на низких частотах переменного тока, электропроводность является мерой проницаемости мембран.