Vilopotential är skillnaden i spänning över ett cellmembran, och det kallas ibland vilospänning. Vissa typer av celler, såsom neuroner och muskelceller, använder vilopotential för att genomföra förändringar i cellen och kroppen. Aktionspotentialer, muskelkontraktion och upprättande eller ändring av jämviktsprocesser i cellen involverar alla membranets vilopotential.
Det finns olika koncentrationer av joner i cytosolen, eller cellens inre, såväl som inuti olika cellulära avdelningar och organeller. Eftersom joner antingen är positivt eller negativt laddade skapar de en laddningsskillnad mellan dessa olika fack, vilket bildar en skillnad i elektrisk potential. Ofta kommer celler att vilja behålla denna skillnad över ett membran genom att använda proteinjonpumpar och kanaler. När en elektrisk potentialskillnad upprätthålls kallas det vilopotential.
De joner som är mest involverade i att skapa och bibehålla en vilospänning för ett membran är natrium (Na) och kalium (K) joner. Generellt är koncentrationen av K+ större inuti cellen än utanför, medan koncentrationen av Na+ är större utanför cellen än inuti. Denna skillnad upprätthålls av en membranproteinpump som kallas Na+/K+-ATPas, som använder adenosintrifosfat (ATP) som energi för att upprätthålla de relativa koncentrationerna. Pumpen införlivar tre Na+-joner i cellen för varje två K+-joner som den exporterar, vilket ger cellens inre en mer negativ laddning. Denna vilopotential är särskilt viktig för neuroner, som använder spänningsskillnaden för att avfyra aktionspotentialer.
I nervceller och andra celler i nervsystemet genereras en aktionspotential när vilopotentialen störs. Aktionspotentialen börjar med ett inflöde av Na+-joner in i cellen genom vissa jonkanaler, vilket skapar en depolarisering av membranpotentialen när en viss tröskel har uppnåtts. Här genereras aktionspotentialen och den elektriska signalen överförs genom neuronen. Efter spiken i Na+ öppnas fler spänningsstyrda jonkanaler och frigör K+ från cellen, ett steg i aktionspotentialen kallas hyperpolarisering, där membranpotentialen sjunker under den normala vilospänningen. Cellen återupprättar sedan sin vilopotential med hjälp av Na+/K+-ATPas i repolariseringsprocessen.
Kalciumjoner (Ca) är också viktiga för att upprätthålla vilomembranpotentialen i muskelceller. Ca2+-jonerna lagras i en organell som kallas det sarkoplasmatiska retikulumet, som innehåller proteinpumpar för att upprätthålla höga koncentrationer av Ca2+ inuti utrymmet. När en muskelcell blir tillsagd att dra ihop sig, utlöser en elektrisk signal det sarkoplasmatiska retikulum genom att använda vilopotentialen. Facket kan sedan öppnas och släpper ut Ca2+-joner i cellen, som binder till fibrerna som gör att muskeln kan dra ihop sig.