tutte le cellule viventi hanno un potenziale elettrico, o tensione, attraverso le loro membrane esterne. Questa tensione, chiamato potenziale di membrana a riposo, è stato creato da ioni all'interno e all'esterno della cellula. Ioni sono elettricamente cariche atomi, o molecole, quindi se la concentrazione di uno ione è diverso su entrambi i lati di una membrana cellulare, tensione elettrica può provocare. La tensione è la separazione delle cariche positive e negative attraverso una barriera resistivo, e, nel caso delle cellule, la membrana cellulare offre la barriera resistivo.

Nella maggior parte delle cellule, vi è una maggiore concentrazione di potassio (K +) all'interno che all'esterno della cellula e una più alta concentrazione di cloro (Cl-) e di sodio (Na +) al di fuori della cellula che all'interno. Ci vuole energia per le cellule di mantenere diverse concentrazioni di ioni interno rispetto al milieu extracellulare, in quanto gli ioni possono entrare e uscire dalla cella per diffondere attraverso la membrana, e muovendosi attraverso canali di proteine. Cellule utilizzare un sodio /potassio pompa continuamente espellere tre ioni sodio dalla cellula, ogni volta che due ioni potassio sono spostati all'interno della cellula. La membrana cellulare è abbastanza permeabile agli ioni potassio, comunque, in modo da ioni di potassio diffusa fuori dalla cella, lasciando dietro di sé una carica netta negativa sul lato interno della membrana cellulare. Questa carica netta negativa significa che il potenziale di riposo della membrana della cellula media è di circa -70 milivolts.

Il potenziale di riposo della membrana pone le basi per la comunicazione e la circolazione in neuroni e cellule muscolari. Un potenziale d'azione è il meccanismo di neuroni utilizzare per inviare segnali ad altri neuroni o alle cellule muscolari. Quando un nervo viene stimolato, canali di proteine nella membrana aperta, e lasciare di sodio nella cellula, rendendo il potenziale di membrana più positiva. Questa depolarizzazione della membrana si estende lungo la lunghezza di un neurone fino a raggiungere il punto in cui il neurone si collega con una cellula muscolare, o di un altro neurone. A quel punto, la depolarizzazione causa il rilascio di molecole di segnalazione, che, a sua volta, causa un potenziale d'azione nella cellula muscolare o cellula nervosa secondo.

Poco dopo l'canali del sodio aperto, aprire canali di potassio e, lasciando di potassio fuori dalla cella e rendendo il potenziale di membrana più negativo di nuovo (ripolarizzazione). Il ciclo di depolarizzazione e ripolarizzazione causato dall'apertura del sodio e canali del potassio è chiamato un potenziale d'azione. I canali del potassio lasciato abbastanza di potassio fuori dalla cella che il potenziale di membrana è in realtà un po 'più negativo di -70 milivolts dopo il completamento di un potenziale d'azione. Un potenziale di riposo di membrana di -70 restituisce milivolts in fretta, però, a causa della costante azione di sodio /potassio pompe, che fisiologicamente mantenere adeguati livelli di sodio e di potassio nella cella. Una volta a riposo potenziale di membrana è stata ripristinata, la cella è competente a subire un altro potenziale d'azione.