Điện thế màng nghỉ của tế bào được duy trì bởi bơm natri-kali và có thể xảy ra vì bản thân màng không thấm các ion. Bơm natri-kali sử dụng năng lượng được lưu trữ trong ATP để bơm natri và kali qua màng.
Màng nghỉ được thiết lập và duy trì bởi vì lớp kép phospholipid chứa phần giữa đẩy lùi các phân tử và ion tích điện. Kết quả là, các ion chỉ có thể đi qua màng nếu có các kênh cho các ion. Một số phân tử nhất định, chẳng hạn như DNA và nhiều proton mang điện tích âm, đóng góp điện tích âm vào tế bào và không thể khuếch tán ra ngoài theo gradient nồng độ của chúng.Những phân tử tích điện âm này trong tế bào cho phép tế bào duy trì một gradient nồng độ bằng cách bơm các cation tích điện dương một mình. Mặc dù cả hai ion natri và kali đều tích điện dương, nhưng điện thế âm bên trong màng vẫn được duy trì vì máy bơm natri-kali không bơm cùng số lượng của mỗi ion. Thay vào đó, đối với mỗi chu kỳ của bơm natri-kali, một phân tử ATP được sử dụng để bơm hai ion kali vào và ba ion natri ra. Càng nhiều ion dương rời khỏi tế bào có nghĩa là tổng thể bên trong màng ngày càng trở nên âm hơn.
Sử dụng các máy bơm này và kiểm soát các kênh cation khác trong màng, tế bào có thể duy trì điện thế nghỉ âm.
