O potencial de membrana em repouso de uma célula é mantido pela bomba de sódio-potássio e é possível porque a própria membrana não é muito permeável aos íons. A bomba de sódio-potássio usa a energia armazenada no ATP para bombear sódio e potássio através da membrana.
A membrana em repouso é estabelecida e mantida porque a bicamada fosfolipídica contém uma seção intermediária que repele moléculas carregadas e íons. Como resultado, os íons só podem passar pela membrana se houver canais para eles. Certas moléculas, como DNA e muitos prótons carregados negativamente, contribuem com uma carga negativa para a célula e não podem se difundir ao longo de seu gradiente de concentração.
Essas moléculas carregadas negativamente na célula permitem que a célula mantenha um gradiente de concentração bombeando apenas os cátions carregados positivamente. Embora os íons sódio e potássio tenham carga positiva, o potencial negativo da membrana interna é mantido porque a bomba de sódio-potássio não bombeia o mesmo número de cada íon. Em vez disso, para cada ciclo da bomba de sódio-potássio, uma molécula de ATP é usada para bombear dois íons de potássio para dentro e três íons de sódio para fora. Mais íons positivos deixando a célula significa que o interior da membrana está ficando cada vez mais negativo no geral.
Usando essas bombas e controlando outros canais de cátions na membrana, a célula é capaz de manter um potencial de repouso negativo.
