電気化学的勾配
イオンは電荷を持つため、単純拡散で膜を通過することはできない。イオンが膜を越えて輸送される機構には、能動輸送と受動輸送の2つの機構が存在する。イオンの能動輸送の例としては、Na/K-ATPアーゼ(NKA)が挙げられる。NKAはATPからADPと無機リン酸への加水分解を触媒し、ATP1分子の加水分解ごとに3個のNaが細胞外へ輸送され、2個のKが細胞内へ輸送される。その結果、細胞内は細胞外よりも負の電位となり、具体的には約-60 mVの膜電位Vmembraneが生じる。受動輸送の例は、Na、K、Ca、Clチャネルを介したイオンの流れが挙げられる。これらのイオンは濃度勾配に従って移動する。例えば、Naは細胞外で高濃度であるため、NaはNaチャネルを通って細胞内へ流入する。細胞内の電位は負であるため、陽イオンの流入によって膜は脱分極し、膜電位はゼロに近くなる。