Ramybės membranos potencialas yra skysčių įtampos skirtumas ląstelės viduje ir už jos ribų, kuris paprastai yra nuo -70 iki -80 milivoltų (mV). Visos ląstelės turi šį skirtumą, tačiau tai ypač svarbu nervų ir raumenų ląstelėms, nes bet koks dirgiklis, kuris keičia įtampą ir daro ją skirtingą nuo ramybės membranos potencialo, leidžia ląstelėms perduoti elektrinius signalus. Jei elementai neturėtų įtampos skirtumo, jie būtų neutralūs ir neperduotų jokios informacijos.
fonas
Visos ląstelės turi membraną, kuri tarnauja kaip barjeras tarp skysčio išorėje ir viduje bei kontroliuoja, kokio tipo dalelės gali patekti į ląstelę ir iš jos išeiti. Kai kurios dalelės, pavyzdžiui, deguonis, gali pačios prasiskverbti pro membraną, tačiau kitoms didesnėms prasiskverbti reikia specialių kanalų. Kai kurie iš šių kanalų įleidžia ir išleidžia tik vieno tipo daleles ir aktyviai nestumia ar netraukia dalelių jokia kryptimi, o kiti gali priimti kelių tipų daleles ir aktyviai jas išstumti į ląstelę arba iš jos. Abu tipai gali būti atidaromi arba uždaromi tam tikru metu, kad valdytų dalelių srautą.
Poilsio potencialas
Kai ląstelė ilsisi, jos viduje esantis skystis yra šiek tiek neigiamas nei skystis išorėje, kurio įkrova paprastai yra 0 mV. Taip yra dėl elektriškai įkrautų dalelių, vadinamų jonais. Jonai, sukeliantys įtampos skirtumą, yra dalelės, kurioms reikia kanalų, kad patektų per membraną, įskaitant tokius dalykus kaip kalis (K+) ir natris (Na+). Kai ląstelė yra ramybės būsenoje, jos viduje yra didelių neigiamų jonų koncentracija, taip pat šiek tiek K+ ir šiek tiek Na+. Ląstelės išorę, be kita ko, supa Na+ ir šiek tiek K+.
Kadangi idealiu atveju skysčiai nori, kad skirtingų tipų dalelės būtų tolygiai paskirstytos, ląstelės viduje esantis K+ nori išeiti už jos ribų, o Na+ – patekti į vidų, kad ten jonai pasiskirstytų tolygiai. Tačiau jie to negali padaryti, nes kanalai, leidžiantys Na+ prasiskverbti per membraną, yra uždaryti, kai ląstelė yra ramybės būsenoje, o kanalai, skirti K+, yra tik šiek tiek atviri, o tai leidžia tik šiek tiek nutekėti K+. Be to, yra trečiojo tipo kanalai, kurie aktyviai išstumia bet kokį papildomą Na+ iš ląstelės ir paima bet kokį K+, kuris išteka atgal į ją. Tai reiškia, kad šiek tiek neigiama įtampa ląstelės viduje yra palaikoma, sukuriant ramybės membranos potencialą.
Veiksmų potencialas
Veiksmo potencialas yra būdas, kuriuo ląstelės perduoda elektrinę informaciją ir atsitinka reaguojant į dirgiklį. Jei ramybės būsenoje esanti ląstelė gauna pakankamai stimulo, kad jos viduje esantis skystis įkrautų iki -55 mV, atsidaro kanalai, praleidžiantys Na+, todėl į ląstelę patenka daug Na+. Tai dar labiau padidina viduje esančio skysčio įkrovą iki maždaug +30 mV. Kai skystis pasiekia šį krūvį, Na+ kanalai užsidaro, o K+ kanalai atsidaro iki galo, leisdami K+ ištekėti iš ląstelės. Šie kanalai atsidaro ilgiau nei Na+ kanalai, todėl ląstelės skystis šiek tiek išlieka teigiamai įkrautas.
Perdirbimo periodas
Kai K+ kanalai visiškai atsidaro, iš ląstelės išteka daug K+, todėl jo vidinė įtampa sumažėja iki maždaug -90 mV. Tai vadinama hiperpoliarizacija ir neleidžia dirgikliui sugrįžti ir vėl paveikti tą pačią ląstelę, nes skysčio įtampa dabar yra daug mažesnė, o tai reiškia, kad norint jį grąžinti iki -55 mV, reikės daug didesnio stimulo. Po to pradeda veikti kanalai, kurie paima K+ ir išstumia Na+, ir galiausiai perkelia ląstelę atgal į -70 mV ramybės membranos potencialą.