2.3 動作電位的產生機制
關於動作電位的產生機制， 目前也是採用離子流學說進行解釋的。同樣， 動作電位的產生也需要兩個前提： （1） 細胞膜兩側同一種離子的濃度存在著較大差異， 原理在靜息電位產生機制中已述及； （2） 細胞膜受到刺激時， 各種離子通道會出現不同的狀態， 此時Na+通道處於激活狀態， 其極易通過細胞膜， 而其他離子通道處於失活狀態， 細胞膜對其幾乎沒有通透性。由於AP的去極化相和復極化相的形成機制並不相同， 下面分別闡述。
2.3.1 動作電位去極化相的形成機制
當對細胞進行有效刺激的時候， 受到刺激的局部細胞膜的鈉離子通道便會打開， 因為細胞內的Na+濃度相對較低， 於是鈉離子在濃度差的驅使下 （濃度差產生的作用也稱為化學驅動力） , 快速的向細胞內大批流動， 從而導致細胞內與細胞外的電壓差值逐漸減小， 直至到零， 鈉離子繼續向細胞內流動， 致使細胞膜兩側的電壓出現反極化， 也就是「內正外負」的狀態， 此時便出現了阻止Na+內流的力量--電場驅動力， 當電場驅動力與化學驅動力達到平衡時， 細胞膜兩側的電位差達到動作電位的最高點， 動作電位的去極化過程完成[10].
2.3.2 動作電位復極化相的形成機制
當AP去極化到頂點之後， 細胞膜上離子通道的通透性發生變化， 也就是細胞膜不再對鈉離子通透， 轉而對鉀離子的通透性增大， 因而鉀離子在化學驅動力的作用下開始外流， 動作電位開始下降， 細胞膜兩側的電位差重新回到膜外帶正電、膜內帶負電的狀態， 動作電位的復極化過程完成[11].
通過上述分析可以知道， AP的上升支主要是由於鈉離子從細胞外快速的向細胞內大批流動完成的；AP的下降支主要是由於鉀離子從細胞內快速的向細胞外大批流動完成的。這兩個過程的Na+和K+流動均為易化擴散的通道轉運， 故不需要消耗能量。