Lepopotentiaali on jänniteero solukalvon poikki, ja sitä kutsutaan joskus lepojännitteeksi. Tietyt solutyypit, kuten neuronit ja lihassolut, käyttävät lepopotentiaalia muutosten tekemiseen solussa ja kehossa. Toimintapotentiaalit, lihasten supistuminen ja tasapainoprosessien luominen tai muuttaminen solussa sisältävät kaikki kalvon lepopotentiaalin.
Sytosolissa tai solun sisäpuolella sekä eri soluosastojen ja organellien sisällä on erilaisia ionipitoisuuksia. Koska ionit ovat joko positiivisesti tai negatiivisesti varautuneita, ne luovat varauseron näiden eri osastojen välillä muodostaen eron sähköpotentiaalissa. Usein solut haluavat säilyttää tämän eron kalvon läpi käyttämällä proteiini -ionipumppuja ja -kanavia. Kun sähköpotentiaaliero säilyy, sitä kutsutaan lepopotentiaaliksi.
Ionit, jotka osallistuvat eniten kalvon lepojännitteen luomiseen ja ylläpitoon, ovat natrium (Na) ja kalium (K) -ioneja. Yleensä K+: n pitoisuus on suurempi solun sisällä kuin sen ulkopuolella, kun taas Na+: n pitoisuus on suurempi solun ulkopuolella kuin sisällä. Tätä eroa ylläpitää Na+/K+-ATPase-niminen kalvoproteiinipumppu, joka käyttää adenosiinitrifosfaattia (ATP) energiana suhteellisten pitoisuuksien ylläpitämiseen. Pumppu sisältää kolme Na+ -ionia kennoon jokaista kahta vietävää K+ -ionia kohti, mikä antaa kennon sisäpuolelle negatiivisen varauksen. Tämä lepopotentiaali on erityisen tärkeä neuroneille, jotka käyttävät jännite -eroa potentiaalien laukaisemiseen.
Neuroneissa ja muissa hermoston soluissa syntyy toimintapotentiaali, kun lepopotentiaali häiriintyy. Aktiopotentiaali alkaa Na+ -ionien tulolla soluun tiettyjen ionikanavien kautta, mikä luo kalvopotentiaalin depolarisaation, kun tietty kynnys on saavutettu. Tässä syntyy toimintapotentiaali ja sähköinen signaali välitetään neuronin kautta. Na+: n piikin jälkeen jänniteohjatut ionikanavat avautuvat ja vapauttavat K+: ta kennosta, toimintapotentiaalin askel tunnetaan hyperpolarisaationa, jossa kalvopotentiaali putoaa normaalin lepojännitteen alapuolelle. Sitten solu palauttaa lepopotentiaalin uudelleen käyttämällä Na+/K+-ATPaasia repolarisaatioprosessissa.
Kalsium (Ca) -ionit ovat myös tärkeitä lihasolujen lepomembraanipotentiaalin ylläpitämisessä. Ca2+ -ionit tallennetaan organelliin, jota kutsutaan sarkoplasmisen retikulumiksi, joka sisältää proteiinipumppuja ylläpitääkseen suuria Ca2+ -pitoisuuksia osaston sisällä. Kun lihassolun kerrotaan supistuvan, sähköinen signaali laukaisee sarkoplasmisen verkkokalvon lepopotentiaalin avulla. Osasto pystyy avautumaan ja vapauttaa soluun Ca2+ -ioneja, jotka sitoutuvat kuituihin, jotka mahdollistavat lihaksen supistumisen.