Akcijski potencijal je promjena relativnog naboja na membrani nekih stanica u životinjama i biljkama. Stanice koje prolaze kroz akcijske potencijale nazivaju se ekscitabilne stanice i uključuju živčane stanice, mišićne stanice i stanice endokrinog sustava – ili sustava za proizvodnju hormona. Generiranje akcijskog potencijala je proces koji uzrokuje promjenu naboja preko membrane.
Četiri su osnovne faze koje su uključene u stvaranje akcijskog potencijala. Kada se akcijski potencijal ne javlja, kaže se da je stanica u fazi mirovanja. Unutar živčane stanice, relativni naboj unutar stanice je oko -70 miliVolta (mV) u ovoj fazi. Potencijal mirovanja stanice održavaju nabijeni ioni koji se nalaze unutar i oko stanice. Za živčane stanice, pozitivno nabijeni ioni kalija nalaze se u staničnoj membrani, dok se pozitivno nabijeni natrijevi ioni i negativno nabijeni ioni klorida nalaze izvan stanice.
Razine iona koji se nalaze unutar i izvan stanice kontroliraju ionska vrata i pumpe. Tijekom faze potencijalnog mirovanja za živčane stanice, kalijevi ioni se pumpaju u stanicu, a natrijevi ioni se ispumpavaju. Koncentracija tih iona jedna u odnosu na drugu je ono što uzrokuje naboj preko membrane. U ovom trenutku se kaže da je stanica polarizirana.
Da bi se aktivirao akcijski potencijal, naboj unutar ćelije mora biti obrnut. Kada se podražaj primijeni na stanicu, može uzrokovati depolarizaciju. Generiranju akcijskog potencijala potreban je poticaj koji zadovoljava ili prelazi određenu razinu praga. Ako prag nije zadovoljen, akcijski potencijal se neće generirati. Veličina akcijskog potencijala je ista bez obzira na to je li prag dostignut ili premašen, pa se stvaranje akcijskog potencijala naziva “događajem sve ili ništa”.
Tijekom depolarizacije otvaraju se ionski kanali tako da natrijevi ioni hrle u stanicu. To uzrokuje da stanice prolaze kroz obrnuti naboj. Za živčane stanice, prag za stvaranje akcijskog potencijala je naboj od +40 mV. To se događa za manje od dvije milisekunde, odnosno dvije tisućinke sekunde. Čim se generira akcijski potencijal, počinje repolarizacija tog područja stanične membrane.
Jednom kada se aktivira akcijski potencijal unutar jedne od ovih tipova stanica, kaže se da se sam širi. To znači da akcijski potencijal u jednom području membrane potiče stanice da započnu proces stvaranja akcijskog potencijala u susjednom dijelu membrane. Kao rezultat toga, akcijski potencijal se kreće duž duljine stanice.