Na-K泵 存在于动、植物细胞质膜上，它有大小两个亚基，大亚基催化ATP水解，小亚基是一个糖蛋白。大亚基以亲Na 态结合Na 后，触发水解ATP。每水解一个ATP释放的能量输送3个Na 到胞外，同时摄取2个K 入胞，造成跨膜梯度和电位差，这对神经冲动传导尤其重要，Na -K 泵造成的膜电位差约占整个神经膜电压的80%。若将纯化的Na -K 泵装配在红细胞膜囊泡（血影）上，人为地增大膜两边的Na 、K 梯度到一定程度，当梯度所持有的能量大于ATP水解的化学能时，Na 、K 会反向顺浓差流过Na -K 泵，同时合成ATP。这种可逆现象是离子泵的普遍性质。
