在靜息電位基礎上,如果給可興奮細胞一個適當的刺激,能觸發膜電位發生可傳播的迅速波動,稱為動作電位。骨骼肌細胞的動作電位由上升支和下降支組成,兩者共同形成尖峰狀的電位變化,稱為鋒電位。膜內電位從靜息電位的-90mV去極化達+30mY,形成動作電位的上升支(去極相);隨後,膜內電位迅速從+30mV下降至靜息電位水平,形成動作電位的下降支(復極相)。鋒電位構成動作電位的主要部分,具有動作電位「全或無」和「可傳播性」的主要特徵。
動作電位的產生機制:動作電位上升支形成,是當細胞受到閾刺激時,先引起少量Na+通道開放,Na+內流使膜去極化達閾電位,此時大量Na+通道開放,經Na+迅速內流的再生性循環,引起膜快速去極化,使膜內電位迅速升高。當Na+內流的動力(濃度差和靜息電位差)與阻力(由Na+內流形成膜內為正、膜外為負的電位差)達到平衡時,Na+內流停止,此時存在於膜內外的電位差即是Na+的平衡電位。動作電位的去極相主要是Na+的平衡電位。人工增加細胞外液Na+濃度,動作電位超射值增大;應用Na+通道特異性阻斷劑河豚毒(TTX)動作電位不再產生。動作電位下降支的形成,是由於鈉通道為快反應通道,激活後很快失活,隨後膜上的電壓門控K+通道開放,K+順濃度梯度快速外流,使膜內電位由正變負,迅速恢復到靜息電位水平。