Le potentiel membranaire au repos d'une cellule est maintenu par la pompe sodium-potassium et est possible car la membrane elle-même est peu perméable aux ions. La pompe sodium-potassium utilise l'énergie stockée dans l'ATP pour pomper le sodium et le potassium à travers la membrane.
La membrane au repos est établie et maintenue car la bicouche phospholipidique contient une section médiane qui repousse les molécules chargées et les ions. En conséquence, les ions ne peuvent traverser la membrane que s'il existe des canaux pour les ions. Certaines molécules, telles que l'ADN et de nombreux protons chargés négativement, apportent une charge négative à la cellule et ne peuvent pas diffuser le long de leur gradient de concentration.
Ces molécules chargées négativement dans la cellule permettent à la cellule de maintenir un gradient de concentration en pompant uniquement les cations chargés positivement. Bien que les ions sodium et potassium soient chargés positivement, le potentiel négatif à l'intérieur de la membrane est maintenu car la pompe sodium-potassium ne pompe pas le même nombre de chaque ion. Au lieu de cela, pour chaque cycle de la pompe sodium-potassium, une molécule d'ATP est utilisée pour pomper deux ions potassium et trois ions sodium. Plus d'ions positifs quittant la cellule signifient que l'intérieur de la membrane devient globalement de plus en plus négatif.
En utilisant ces pompes et en contrôlant d'autres canaux cationiques dans la membrane, la cellule est capable de maintenir un potentiel de repos négatif.
