El potencial en reposo es la diferencia de voltaje a través de la membrana celular y, a veces, se lo denomina voltaje en reposo. Ciertos tipos de células, como las neuronas y las células musculares, utilizan el potencial de reposo para realizar cambios dentro de la célula y el cuerpo. Los potenciales de acción, la contracción muscular y los procesos de establecimiento o cambio de equilibrio en la célula implican el potencial de reposo de la membrana.
Existen concentraciones variables de iones en el citosol, o el interior de la célula, así como dentro de diferentes compartimentos celulares y orgánulos. Dado que los iones tienen carga positiva o negativa, crean una diferencia de carga entre estos diferentes compartimentos, formando una diferencia en el potencial eléctrico. A menudo, las células querrán mantener esta diferencia a través de una membrana mediante el uso de canales y bombas de iones de proteínas. Cuando se mantiene una diferencia de potencial eléctrico, se denomina potencial de reposo.
Los iones que están más involucrados en la creación y mantenimiento de un voltaje de reposo para una membrana son los iones de sodio (Na) y potasio (K). Generalmente, la concentración de K + es mayor dentro de la célula que fuera, mientras que la concentración de Na + es mayor fuera de la célula que dentro. Esta diferencia se mantiene mediante una bomba de proteína de membrana llamada Na + / K + -ATPasa, que utiliza trifosfato de adenosina (ATP) como energía para mantener las concentraciones relativas. La bomba incorpora tres iones Na + en la celda por cada dos iones K + que exporta, lo que le da al interior de la celda una carga más negativa. Este potencial de reposo es especialmente importante para las neuronas, que utilizan la diferencia de voltaje para disparar potenciales de acción.
En las neuronas y otras células del sistema nervioso, se genera un potencial de acción cuando se altera el potencial de reposo. El potencial de acción comienza con un influjo de iones de Na + en la célula a través de ciertos canales iónicos, lo que crea una despolarización del potencial de membrana una vez que se alcanza un cierto umbral. Aquí, se genera el potencial de acción y la señal eléctrica se transmite a través de la neurona. Después del pico de Na +, se abren más canales iónicos activados por voltaje, liberando K + de la célula, un paso en el potencial de acción se conoce como hiperpolarización, donde el potencial de membrana cae por debajo del voltaje normal de reposo. Luego, la célula restablece su potencial de reposo utilizando la Na + / K + -ATPasa en el proceso de repolarización.
Los iones de calcio (Ca) también son importantes para mantener el potencial de membrana en reposo en las células musculares. Los iones de Ca2 + se almacenan en un orgánulo llamado retículo sarcoplásmico, que contiene bombas de proteínas para mantener altas concentraciones de Ca2 + dentro del compartimento. Cuando se le dice a una célula muscular que se contraiga, una señal eléctrica activa el retículo sarcoplásmico utilizando el potencial de reposo. Luego, el compartimento puede abrirse, liberando iones de Ca2 + en la célula, que se unen a las fibras que permiten que el músculo se contraiga.