細胞膜的生物電現象主要有兩種表現方式，即安靜時的靜息電位和受剌激時形成的膜電位的改變（包括局部電位和動作電位）。生物電現象是以細胞為單位形成的細胞膜內負電位向減小的方向變化稱為，以細胞膜外側帶電離子的不均衡分布和離子的選擇性跨膜轉運為基礎。
1.靜息電位（，RP）：指細胞未受剌激時存在于細胞膜內外兩邊的電位差。將一對檢測電極中的一個置于細胞的外表面，另一個與微電極相連，打算刺入細胞膜內。當兩個電極都坐落膜外時，電極之間不存在電位差。在微電極尖端刺入膜內的剎那間，示波器上顯示一忽然的電位躍變，表明兩個電極間出現電位差，膜外側的電位高于膜兩側電位。該電位差是細胞安靜時記錄到的，因而稱為靜息電位。幾乎所有的動動物細胞的靜息電位都表現為膜內電位值較膜外為負，如規定膜外電位為0，膜內電位可以負值表示，即大多數細胞的靜息電位在-10～-100mV之間。神經細胞的靜息電位約為-70mV，紅細胞的約為-10mV。
細胞膜外側存在電位差，以及此電位差在某種條件下會發生波動，使細胞膜處于不同的熱學狀態。人們將細胞安靜時膜外側保持的內負外正的的狀態稱為膜的極化；當膜電位向膜內負值加強的方向變化時，稱為膜的超極化；相反，膜電位向膜內負值減少的方向變化，稱為膜的去極化；細胞受剌激后先發生去極化，再向膜內為負的靜息電位水平恢復，稱為膜的復極化。
2.靜息電位產生的原理
（1）細胞膜內、外的離子含量差
RP的產生與細胞膜外側的離子有關。下表顯示槍烏賊巨軸突細胞膜外側主要離子含量。由表可見，細胞膜內外的離子呈不均衡分布，膜內K+少于膜外，Na+和Cl-高于膜外，即細胞內為高鉀低鈉低氯的狀態。據悉，A-表示帶負電的蛋白質絡合物，僅存在于膜內。
槍烏賊巨軸突細胞膜外側主要離子含量
離子
胞漿（mmol/L）
細胞外液（mmol/L）
平衡電位（mV）
K+
400
20
-75
Na+
50
440
+55
Cl-
52
560
-60
A-
385
（2）細胞膜對離子的選擇私密性和K+平衡電位
和推論：因為細胞內外存在K+的含量差（細胞內高鉀），K+具有從膜外側向膜兩側擴散的趨勢。假如細胞膜在安靜時只能容許K+自由通透（K+通道開放），K+即可順含量差外流到細胞外。其實胞內A-的含量也很高，但細胞膜對A-不能通透，它只能因正負電荷的互相吸引作用，排列于細胞的內側面。而擴散出細胞的K+也不能遠離膜，而排列在膜的外側面。這樣在膜的內外兩邊就產生了內負外正的電位差。
K+的這些內向擴散不能無限制的進行，由于K+外流導致的外正內負的電場力，將妨礙帶正電的K+繼續外流，并且K+外流愈多，這些電勢的制約都會愈大。當使得K+外流的膜右側K+含量差勢能，與制約K+外流的電位差勢能相等時，即膜右側電-物理勢的代數和為零時，K+外流量與回收（回到胞內）的量達到了報名平衡，K+的跨膜凈聯通為零，此時膜右側電位差就穩定在某一不再減小的數值，即靜息電位。因其是K+聯通達到平衡時的膜電位，又可叫做K+平衡電位（EK）。
上述理論是否就是事實，還須要進一步的否認。按照化學物理原理，已知槍烏賊巨軸突膜內外的K+含量，通過多項式（見下）可估算出此時的K+平衡電位（-87mV）。這一數值與用微電極實際測得的RP值（-77mV）非常接近。這部份證明了上述假說的合理智。
Nerst多項式
又通過人工改變細胞外液中的K+含量，進一步觀察到RP值隨胞外[K+]的改變而改變，且改變后的RP值仍與多項式估算出的K+平衡電位相一致。但改變細胞外液中的Na+含量則對RP沒有影響。這說明RP的形成確實與K+密切相關。后人通過采用帶有放射性的K+，發覺安靜時細胞膜確實對K+具有私密性，而對其它離子的私密性不顯著。
綜上所述，細胞內[K+]>細胞外[K+]細胞膜內負電位向減小的方向變化稱為，和細胞膜在安靜時對K+選擇性通透是RP形成的根本緣由。
（3）維持細胞膜內外離子含量差的機制
RP不等于K+平衡電位的緣由：RP的實測值總是比估算值稍大一些。用標有放射活性的離子仔細觀察時，發覺細胞安靜時膜除了對K+通透，對Na+也有私密性，只是與K+的私密性相比，Na+的私密性要小得多（約為K+私密性的1/50－1/100），即靜息時也有極少量的Na+從膜外通透到膜內（Na+的含量差和電位差均驅使其內流），部份抵消K+外流導致的膜內負電位，致使RP的實測值比多項式估算的EK值稍大。
RP較EK稍大的后果：因為未達到K+平衡電位，K+依然會不斷少量外流，而RP與Na+平衡電位相差甚遠，也會使Na+不斷地內流，這么下去，細胞安靜時膜內外穩定的離子含量差將受到破壞。
鈉泵（pump）的活動維持了安靜時細胞內外的離子平衡：導致細胞膜上鈉泵活動的誘因是細胞內Na+的降低和細胞外K+的下降。只要細胞內外的Na+、K+平衡稍有變化，Na+泵就被激活，在泵出胞內多余的Na+的同時，將胞外多余的K+泵回，繼而維持了細胞內外正常的離子含量梯度。
（4）靜息電位小結：
·幾乎所有的細胞均有膜內較膜外為負的RP。細胞的RP是由膜內外的K+離子含量差及安靜時膜對K+有私密性產生的。RP的值接近于K+平衡電位。
·由于RP不等于K+平衡電位（由于在靜息時也有少量Na+內流），時常有少量的K+外流。但是，細胞膜上Na+泵的常常性活動，將胞內多余的Na+泵出，將胞外多余的K+泵回，繼而維持了細胞內、外的正常離子含量?？杉蛹毎腞P及膜右側的離子含量差（勢能）是形成激動的基礎。
·近年來已認識到，安靜時K+離子通過細胞膜彌散的實質是由于膜上有非門控的K+離子通道。這些離子通道沒有門，總是開著的。K+離子是否通過和通過多少是由膜右側的離子含量差和電位差決定的。
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