Такие высокие градиенты концентрации ионов по обе стороны мембраны поддерживаются благодаря функционированию в ней ионных «насосов», требующих затраты энергии. В состоянии покоя мембрана клетки проницаема для К+ и Сl-, К+ выходит в некотором количестве из клетки и на наружной поверхности мембраны образуется слой положительных зарядов, что обусловлено избытком катионов во внеклеточной жидкости, т. к. Na+ вследствие малой проницаемости для него мембраны в период покоя входит в клетку в значительно меньшем количестве, чем К+ выходит из нее. Ионы хлора входят внутрь клетки, увеличивая тем самым отрицательный заряд внутриклеточной жидкости.
Итак, на наружной поверхности мембраны располагается слой положительных зарядов, на внутренней поверхности — слой отрицательных зарядов. Такое состояние мембраны невозбужденной клетки называется ее статической поляризацией, а разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью мембран формирует трансмембранный потенциал покоя (ТМПП), имеющий отрицательную величину и составляющий в мышечной клетке около -90 mV. При возбуждении клетки изменяется проницаемость ее для различных ионов и вследствие их перемещений нарушается состояние исходной статической поляризации мембран.
Изменение трансмембранного потенциала при этом получило название трансмембранного потенциала действия (ТМПД). Различают несколько фаз ТМПД миокардиальной клетки.