Potencijal membrane mirovanja je razlika u naponu tekućine unutar stanice i izvan stanice, koja je obično između -70 do -80 milivolti (mV). Sve stanice imaju tu razliku, ali je to posebno važno u odnosu na živčane i mišićne stanice, budući da je svaki podražaj koji mijenja napon i čini ga drugačijim od potencijala membrane u mirovanju ono što stanicama omogućuje prijenos električnih signala. Da ćelije nemaju razliku napona, tada bi bile neutralne i ne bi prenosile nikakve informacije.
pozadina
Sve stanice imaju membranu koja služi kao barijera između tekućine izvan njih i one unutar njih, te za kontrolu koje vrste čestica mogu ulaziti i izlaziti iz stanice. Neke čestice, poput kisika, mogu same proći kroz membranu, ali druge veće trebaju posebne kanale da prođu. Neki od ovih kanala propuštaju samo jednu vrstu čestica unutra i van i ne guraju ih aktivno u bilo kojem smjeru, dok drugi mogu uzeti više vrsta čestica i mogu ih aktivno potiskivati u ćeliju ili iz nje. Obje vrste mogu biti otvorene ili zatvorene u određeno vrijeme od strane ćelije kako bi se kontrolirao protok čestica.
Potencijal odmora
Kada se stanica odmara, tekućina unutar nje je malo negativnija od tekućine izvan nje, koja općenito ima naboj od 0 mV. To je zbog električno nabijenih čestica zvanih ioni. Ioni koji uzrokuju razliku u naponu su vrsta čestica kojima su potrebni kanali da prođu kroz membranu, a uključuju stvari poput kalija (K+) i natrija (Na+). Kada stanica miruje, u njoj se nalazi koncentracija velikih negativnih iona, kao i nešto K+ i malo Na+. Izvana je stanica okružena Na+ i malo K+, između ostalog.
Budući da tekućine idealno žele imati različite vrste čestica ravnomjerno raspršene po njima, K+ unutar stanice želi izaći izvan nje, a Na+ želi ući unutra, kako bi ioni bili ravnomjerno raspoređeni. Oni to ipak ne mogu učiniti, jer su kanali koji omogućuju Na+ da prođe kroz membranu zatvoreni kada stanica miruje, a oni za K+ su samo blago otvoreni, što propušta samo malo K+ da iscuri. Dodatno, postoji i treća vrsta kanala koji aktivno potiskuje svaki dodatni Na+ iz stanice i uzima svaki K+ koji iscuri natrag u nju. To znači da se održava blagi negativni napon unutar stanice, stvarajući membranski potencijal mirovanja.
Akcijski potencijali
Akcijski potencijal je način na koji stanice prenose električne informacije, a događa se kao odgovor na podražaj. Ako stanica koja miruje primi dovoljno podražaja da nabije tekućinu u njoj do -55 mV, tada se otvaraju kanali koji propuštaju Na+, uzrokujući da mnogo Na+ teče u stanicu. To dodatno podiže naboj tekućine unutra, do oko +30 mV. Kada tekućina dosegne ovaj naboj, Na+ kanali se zatvaraju, a K+ kanali se otvaraju do kraja, puštajući K+ da istječe iz stanice. Ipak, potrebno je dulje da se ovi kanali otvore nego Na+ kanali, tako da stanična tekućina još malo ostaje pozitivno nabijena.
Vatrostalnog razdoblje
Nakon što su K+ kanali potpuno otvoreni, tada mnogo K+ teče iz ćelije, smanjujući njen unutarnji napon na oko -90 mV. To se naziva hiperpolarizacija i sprječava da se podražaj vrati i ponovno utječe na istu stanicu, budući da je tekućina sada na mnogo nižem naponu, što znači da bi bio potreban mnogo veći podražaj da se vrati na -55 mV. Nakon što se to dogodi, tada počinju raditi kanali koji uzimaju K+ i istiskuju Na+ i na kraju pomiču stanicu natrag u membranski potencijal mirovanja od -70 mV.