细胞膜维持离子浓度梯度主要依赖于两种机制：被动运输和主动运输。
在被动运输中，离子通过细胞膜上的通道蛋白或载体蛋白从高浓度区域向低浓度区域扩散，这种过程不需要消耗能量。例如，钾离子（K ）倾向于从细胞内向外移动，而钠离子（Na ）则容易从细胞外向内流动。但是，由于细胞内外的离子浓度存在差异，被动运输本身并不能形成或维持稳定的浓度梯度。
为了建立并保持特定的离子浓度梯度，细胞依赖主动运输机制。其中最重要的是钠钾泵（Na /K -ATPase），它是一种位于细胞膜上的蛋白质复合体。每个循环中，钠钾泵可以将3个钠离子从细胞内运出到细胞外，并同时将2个钾离子从细胞外带到细胞内。这个过程需要消耗能量，具体来说是通过水解一个ATP分子来提供所需的能量。
通过这种方式，即使在持续的被动扩散作用下，细胞也能保持内部相对较低的Na 浓度和较高的K 浓度，从而形成并维持了稳定的离子浓度梯度。这种梯度对于神经冲动传导、肌肉收缩等多种生理过程至关重要。
