A membrana celular funciona como uma barreira, mantendo algumas moléculas e iões presos dentro de uma célula enquanto mantém os outros fora. Uma funcionalidade dessa divisão de recursos dentro e fora da célula está na manutenção de um gradiente eletroquímico. Os iões que são críticos para a função celular, incluindo o sódio e o potássio, são incapazes de se difundir através da membrana, confiando, em vez disso no movimento por canais e transportadores.

Em condições normais, geralmente há mais sódio no exterior de uma célula do que no interior. Isto cria um gradiente químico ou de concentração, onde o sódio fluiria através da membrana celular de fora para dentro, se lhe fosse dado um caminho. Inversamente, há uma menor concentração de potássio fora da célula e.

mais potássio no interior, por isso, o seu gradiente químico está em oposição ao gradiente de sódio. No entanto, a concentração de iões não é o único fator a criar um gradiente através da membrana celular. A separação de iões e moléculas com encargos positivos e negativos também significa que há um gradiente elétrico presente.

A prevalência de iões de sódio positivamente carregados fora da célula e da abundância de proteínas carregadas negativamente dentro, são dois dos fatores principais que contribuem para a diferença geral de carga através da membrana. O transporte ativo utiliza energia para manter o gradiente eletroquímico através da membrana celular, com membranas proteicas especializadas que movimentam iões contra os seus gradientes eletroquímicos. No entanto, em condições específicas, os iões têm permissão para deslocarem-se com seus gradientes, gerando energia para processos como o transporte de glicose e fornecendo um meio para células especializadas, como o músculo cardíaco e os neurónios, para gerarem impulsos elétricos.