O potencial de repouso é a diferença de voltagem através da membrana celular e às vezes é referido como voltagem de repouso. Certos tipos de células, como neurônios e células musculares, usam o potencial de repouso para realizar mudanças dentro da célula e do corpo. Os potenciais de ação, a contração muscular e o estabelecimento ou alteração dos processos de equilíbrio na célula envolvem o potencial de repouso da membrana.
Existem várias concentrações de íons no citosol, ou no interior da célula, bem como dentro de diferentes compartimentos celulares e organelas. Como os íons são carregados positiva ou negativamente, eles criam uma diferença de carga entre esses diferentes compartimentos, formando uma diferença no potencial elétrico. Freqüentemente, as células desejam manter essa diferença através da membrana usando bombas e canais de íons de proteína. Quando uma diferença de potencial elétrico é mantida, ela é chamada de potencial de repouso.
Os íons que estão mais envolvidos na criação e manutenção de uma voltagem de repouso para uma membrana são os íons de sódio (Na) e potássio (K). Geralmente, a concentração de K + é maior dentro da célula do que fora, enquanto a concentração de Na + é maior fora da célula do que dentro. Essa diferença é mantida por uma bomba de proteína de membrana chamada Na + / K + -ATPase, que usa trifosfato de adenosina (ATP) como energia para manter as concentrações relativas. A bomba incorpora três íons Na + na célula para cada dois íons K + que exporta, dando ao interior da célula uma carga mais negativa. Este potencial de repouso é especialmente importante para os neurônios, que usam a diferença de voltagem para disparar os potenciais de ação.
Em neurônios e outras células do sistema nervoso, um potencial de ação é gerado quando o potencial de repouso é perturbado. O potencial de ação começa com um influxo de íons Na + na célula por meio de certos canais iônicos, o que cria uma despolarização do potencial de membrana, uma vez que um certo limite seja atingido. Aqui, o potencial de ação é gerado e o sinal elétrico é transmitido através do neurônio. Seguindo o pico de Na +, mais canais de íons dependentes de voltagem se abrem, liberando K + da célula, uma etapa no potencial de ação é conhecida como hiperpolarização, onde o potencial de membrana cai abaixo da voltagem normal de repouso. A célula então restabelece seu potencial de repouso usando a Na + / K + -ATPase no processo de repolarização.
Os íons cálcio (Ca) também são importantes na manutenção do potencial de membrana em repouso nas células musculares. Os íons Ca2 + são armazenados em uma organela chamada retículo sarcoplasmático, que contém bombas de proteína para manter altas concentrações de Ca2 + dentro do compartimento. Quando uma célula muscular é instruída a se contrair, um sinal elétrico aciona o retículo sarcoplasmático usando o potencial de repouso. O compartimento é então capaz de se abrir, liberando íons Ca2 + na célula, que se ligam às fibras que permitem que o músculo se contraia.