動作電位是神經(jīng)細(xì)胞或肌肉細(xì)胞在受到刺激后產(chǎn)生的可傳播的電信號。其產(chǎn)生機制主要包括以下幾個步驟：
1. 靜息狀態(tài)：當(dāng)一個神經(jīng)元沒有接收到任何信號時，它的膜內(nèi)外存在一定的靜息電位差，通常約為-70毫伏（mV）。這個電位差主要是由于細(xì)胞膜對不同離子的選擇性通透性和細(xì)胞內(nèi)、外的離子濃度差異造成的。在靜息狀態(tài)下，鉀離子（K ）容易通過細(xì)胞膜，而鈉離子（Na ）則較難透過。
2. 去極化：當(dāng)神經(jīng)元受到足夠強度的刺激時，細(xì)胞膜上的電壓門控鈉通道開始打開，允許大量的鈉離子從細(xì)胞外流入細(xì)胞內(nèi)。這導(dǎo)致了細(xì)胞內(nèi)部正電荷增加，從而使得膜電位向正值方向變化，即去極化過程。
3. 峰值：隨著更多鈉離子進入細(xì)胞，膜內(nèi)外的電位差逐漸減小直至反轉(zhuǎn)，形成動作電位的峰值階段，此時膜內(nèi)的電位可能達到 30mV左右。
4. 復(fù)極化：隨后，電壓門控鈉通道關(guān)閉而鉀通道迅速開放，大量鉀離子從細(xì)胞內(nèi)流出到細(xì)胞外。這一過程使得細(xì)胞內(nèi)部正電荷減少，膜內(nèi)外電位差再次增大，并恢復(fù)至接近靜息狀態(tài)的水平，即復(fù)極化階段。
5. 超射與超極化：在某些情況下，在動作電位結(jié)束后可能會出現(xiàn)短暫的超極化現(xiàn)象，這是因為鉀離子通道關(guān)閉速度較慢，導(dǎo)致過多的鉀離子流出細(xì)胞外，使得膜內(nèi)外電位差暫時超過靜息電位值。隨后這些額外的鉀離子會被泵回細(xì)胞內(nèi)，使膜電位恢復(fù)到正常的靜息狀態(tài)。

整個過程中，鈉-鉀泵（Na /K ATPase）在維持細(xì)胞內(nèi)外離子濃度平衡方面起著重要作用，它通過消耗ATP將3個鈉離子排出細(xì)胞外同時將2個鉀離子帶入細(xì)胞內(nèi)，以保持細(xì)胞內(nèi)外的離子濃度梯度。