Potensial aksi adalah perubahan muatan relatif melintasi membran beberapa sel yang ditemukan dalam hewan dan tumbuhan. Sel yang mengalami potensial aksi disebut sel yang dapat dirangsang dan termasuk sel saraf, sel otot, dan sel sistem endokrin — atau sistem penghasil hormon. Generasi potensial aksi adalah proses yang menyebabkan perubahan muatan melintasi membran.
Ada empat tahap dasar yang terlibat dalam pembangkitan potensial aksi. Ketika potensial aksi tidak terjadi, sel dikatakan dalam fase istirahat. Di dalam sel saraf, muatan relatif di dalam sel adalah sekitar -70 miliVolt (mV) pada tahap ini. Potensi istirahat sel dipertahankan oleh ion bermuatan yang ditemukan di dalam dan di sekitar sel. Untuk sel saraf, ion kalium bermuatan positif ditemukan dengan membran sel, sedangkan ion natrium bermuatan positif dan ion klorida bermuatan negatif ditemukan di luar sel.
Tingkat ion yang ditemukan di dalam dan di luar sel dikendalikan oleh gerbang ion dan pompa. Selama tahap potensial istirahat untuk sel saraf, ion kalium dipompa ke dalam sel dan ion natrium dipompa keluar. Konsentrasi ion-ion ini relatif satu sama lain adalah apa yang menyebabkan muatan melintasi membran. Pada saat ini, sel dikatakan terpolarisasi.
Agar potensial aksi dipicu, muatan di dalam sel harus dibalik. Ketika stimulus diterapkan pada sel, itu dapat menyebabkan depolarisasi terjadi. Pembangkitan potensial aksi membutuhkan stimulus yang memenuhi atau melampaui tingkat ambang batas tertentu. Jika ambang tidak terpenuhi, potensial aksi tidak akan dihasilkan. Ukuran potensial aksi adalah sama apakah ambang tercapai atau dilampaui, sehingga pembangkitan potensial aksi disebut “semua atau tidak ada peristiwa.”
Selama depolarisasi, saluran ion terbuka sehingga ion natrium masuk ke dalam sel. Hal ini menyebabkan sel-sel mengalami muatan terbalik. Untuk sel saraf, ambang untuk pembentukan potensial aksi adalah muatan +40 mV. Ini terjadi dalam waktu kurang dari dua milidetik, atau dua seperseribu detik. Segera setelah potensial aksi dihasilkan, repolarisasi area membran sel itu dimulai.
Setelah potensial aksi telah dipicu dalam salah satu jenis sel ini, dikatakan menyebar sendiri. Ini berarti bahwa potensial aksi di satu area membran merangsang sel untuk memulai proses pembentukan potensial aksi di bagian membran yang berdekatan. Akibatnya, potensial aksi bergerak sepanjang sel.