Одна из главных функций протоплазматических структур клетки, возможно, заключается в создании в водном субстрате специфических структур, обеспечивающих прохождение так называемых электродных реакций, при которых отнимаются или присоединяются электроны. Происходящие в клетке химические реакции и движение заряженных частиц обусловливают взаимопревращение химической энергии.
В клетках растительного организма электроны достигают наивысшего биопотенциала в результате поглощения фотонов. С этого высокого энергетического уровня в различных процессах и реакциях электроны опускаются на самый низкий энергетический уровень — уровень воды, отдавая энергию на различные процессы жизнедеятельности. Электрические потенциалы, которые возникают в отдельных клетках и тканях, являются важнейшими компонентами в процессах возбуждения и торможения. Энергетические изменения, сопровождающие процессы жизнедеятельности, характеризуются небольшими величинами — меньше 1,5 эВ (1 эВ = 97 кДж).
Энергия, отдаваемая электронами, не может откладываться «в запас», она превращается в химическую энергию высокоэнертетических фосфатных связей аденозинтрифосфaта (АТФ) в юкислительно-восстановительных реакциях. В свою очередь, АТФ не может накапливаться в больших количествах, иначе будет повышаться осмотическое давление, поэтому энергия переводиться в такую форму, в которой возможно её запасание, в больших количествах, а именно АТФ используется для синтеза жиров и углеводов.
Превращение световой энергии в химическую энергию АТФ происходит в мембранах хлоропластов, энергия же биологического окисления превращается в митохондриях также в химическую энергию макроэргических связей в молекуле АТФ. Окислительно-восстановительные потенциалы, или редокс-потенциалы, являются мерой соответствующего количества электрической энергии электронов, которая воспринимается или отдается определенными типами молекул. В общем виде эту реакцию можно записать так: окисленная форма + ne⇄восстановленная форма.
Таким образом, деятельность растительной клетки неразрывно связана с генерированием ею электрических потенциалов. С внешней стороны клетка всегда заряжена положительно относительно внутреннего содержимого, и разница потенциалов; равняется 0,5 - 1 В.