Через клеточную мембрану в разные периоды сердечного цикла проходят одни вещества и не могут пройти другие. Такая избирательная проницаемость приводит к различной концентрации ряда веществ внутри клеток по сравнению с их концентрацией в окружающей клетку внеклеточной жидкости (градиент концентрации). В невозбужденной клетке сократительного миокадра (или другой возбудимой ткани, находящейся в состоянии покоя) этот градиент поддерживается на постоянном уровне благодаря энергии, образующейся непрерывно протекающими метаболическими процессами. Положительно заряженные ионы называются катионами. В клетке имеются катионы калия (К+), натрия (Na+), кальция (Са++), магния (Mg++) и др.

Отрицательно заряженные ионы носят название анионов. В клетке есть анионы протеинов, хлора (Сl), ортофосфорной кислоты, угольной кислоты, различных органических кислот, креатина и др. Внутри клетки (кардиомиоцита), находящейся в состоянии покоя (в диастолу) концентрация катионов калия приблизительно в 30 раз выше, чем во внеклеточной жидкости. Натрия также как и Са и Сl, наоборот, больше во внеклеточной жидкости (Na+ более чем в 20 раз), чем в клетке. Когда клетка находится в состоянии покоя, ее мембрана проницаема для К+ и он выходит в некотором количестве из клетки наружу. Однако выход К+ из клетки ограничен электростатическими силами образующегося при этом на наружной поверхности мембраны слоя положительных зарядов.