Potențialul membranei de repaus a unei celule este menținut de pompa de sodiu-potasiu și este posibil deoarece membrana însăși nu este foarte permeabilă la ioni. Pompa sodiu-potasiu utilizează energia stocată în ATP pentru a pompa sodiu și potasiu peste membrană.
Membrana de repaus este stabilită și întreținută deoarece bifazolul fosfolipidic conține o secțiune intermediară care respinge moleculele încărcate și ionii. Ca urmare, ionii pot trece numai prin membrană dacă există canale pentru ioni. Anumite molecule, cum ar fi ADN-ul și multe protoni încărcați negativ, contribuie cu o încărcare negativă la celulă și nu pot difuza de-a lungul gradientului de concentrație.
Aceste molecule încărcate negativ din celulă permit celulei să mențină un gradient de concentrație prin pomparea numai a cationilor încărcați pozitiv. Deși ambii ioni de sodiu și de potasiu sunt încărcați pozitiv, potențialul negativ-interior al membranei este menținut deoarece pompa de sodiu-potasiu nu pompează același număr de fiecare ion. În schimb, pentru fiecare ciclu al pompei de sodiu-potasiu, o moleculă ATP este utilizată pentru a pompa doi ioni de potasiu și trei ioni de sodiu. Mai mulți ioni pozitivi care părăsesc celula înseamnă că interiorul membranei devine din ce în ce mai negativ.Folosind aceste pompe și controlând alte canale de cationi în membrană, celula este capabilă să mențină un potențial negativ de repaus.
