An der Membran der meisten Tierzellen und Pflanzenzellen kann man eine elektrische Spannung messen, wenn man eine Mikroelektrode (die Messelektrode) in das Zellplasma sticht und eine zweite Mikroelektrode (die Bezugselektrode) in das Außenmedium hält. Die gemessene Spannung liegt im Bereich zwischen -50 und -100 mV, bei Pflanzenzellen hat man auch schon -200 mV festgestellt. Ursache für dieses Membranpotenzial ist eine Ungleichverteilung von Ionen: Im Zellplasma befinden sich mehr negative Ionen als im Außenmedium, umgekehrt sind im Außenmedium mehr positive Ionen vorhanden als im Zellplasma. Die Zellinnenseite ist also negativ gegenüber dem Außenmedium geladen.
Messung des Membranpotenzial mit einer Messelektrode im Zellinnern und einer Bezugselektrode im Außenmedium