細(xì)胞膜維持離子濃度梯度主要依賴于兩種機(jī)制：被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸。

在被動(dòng)運(yùn)輸中，離子通過(guò)細(xì)胞膜上的通道蛋白或載體蛋白從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散，這種過(guò)程不需要消耗能量。例如，鉀離子（K ）傾向于從細(xì)胞內(nèi)向外移動(dòng)，而鈉離子（Na ）則容易從細(xì)胞外向內(nèi)流動(dòng)。但是，由于細(xì)胞內(nèi)外的離子濃度存在差異，被動(dòng)運(yùn)輸本身并不能形成或維持穩(wěn)定的濃度梯度。

為了建立并保持特定的離子濃度梯度，細(xì)胞依賴主動(dòng)運(yùn)輸機(jī)制。其中最重要的是鈉鉀泵（Na /K -ATPase），它是一種位于細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)復(fù)合體。每個(gè)循環(huán)中，鈉鉀泵可以將3個(gè)鈉離子從細(xì)胞內(nèi)運(yùn)出到細(xì)胞外，并同時(shí)將2個(gè)鉀離子從細(xì)胞外帶到細(xì)胞內(nèi)。這個(gè)過(guò)程需要消耗能量，具體來(lái)說(shuō)是通過(guò)水解一個(gè)ATP分子來(lái)提供所需的能量。

通過(guò)這種方式，即使在持續(xù)的被動(dòng)擴(kuò)散作用下，細(xì)胞也能保持內(nèi)部相對(duì)較低的Na 濃度和較高的K 濃度，從而形成并維持了穩(wěn)定的離子濃度梯度。這種梯度對(duì)于神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)、肌肉收縮等多種生理過(guò)程至關(guān)重要。