Potencjał czynnościowy to zmiana względnego ładunku w błonie niektórych komórek znajdujących się u zwierząt i roślin. Komórki, które podlegają potencjałom czynnościowym, nazywane są komórkami pobudliwymi i obejmują komórki nerwowe, komórki mięśniowe i komórki układu hormonalnego – lub układu produkującego hormony. Generowanie potencjału czynnościowego to proces, który powoduje zmianę ładunku w poprzek błony.
Istnieją cztery podstawowe etapy, które są zaangażowane w generowanie potencjału czynnościowego. Gdy potencjał czynnościowy nie występuje, mówi się, że komórka znajduje się w fazie spoczynku. W komórce nerwowej względny ładunek w komórce na tym etapie wynosi około -70 miliwoltów (mV). Potencjał spoczynkowy komórki jest utrzymywany przez naładowane jony znajdujące się w komórce i wokół niej. W przypadku komórek nerwowych dodatnio naładowane jony potasu znajdują się w błonie komórkowej, podczas gdy dodatnio naładowane jony sodu i ujemnie naładowane jony chloru znajdują się poza komórką.
Poziomy jonów znajdujących się wewnątrz i na zewnątrz komórki są kontrolowane przez bramki jonowe i pompy. Na etapie potencjału spoczynkowego komórek nerwowych jony potasu są pompowane do komórki, a jony sodu są wypompowywane. Stężenie tych jonów względem siebie powoduje ładunek w poprzek błony. W tym czasie mówi się, że komórka jest spolaryzowana.
Aby potencjał czynnościowy został wyzwolony, ładunek w komórce musi zostać odwrócony. Kiedy bodziec jest przyłożony do komórki, może to spowodować depolaryzację. Generowanie potencjału czynnościowego wymaga bodźca, który osiąga lub przekracza pewien poziom progowy. Jeśli próg nie zostanie spełniony, potencjał czynnościowy nie zostanie wygenerowany. Wielkość potencjału czynnościowego jest taka sama bez względu na to, czy próg został osiągnięty, czy przekroczony, więc generowanie potencjału czynnościowego nazywa się „zdarzeniem wszystko albo żadne”.
Podczas depolaryzacji kanały jonowe otwierają się, tak że jony sodu wpadają do komórki. To powoduje, że komórki podlegają odwrotnemu ładowaniu. Dla komórek nerwowych próg generowania potencjału czynnościowego wynosi +40 mV. Odbywa się to w czasie krótszym niż dwie milisekundy, czyli dwie tysięczne sekundy. Gdy tylko zostanie wygenerowany potencjał czynnościowy, rozpoczyna się repolaryzacja tego obszaru błony komórkowej.
Gdy potencjał czynnościowy zostanie wyzwolony w jednym z tych typów komórek, mówi się, że sam się rozmnaża. Oznacza to, że potencjał czynnościowy w jednym obszarze błony stymuluje komórki do rozpoczęcia procesu generowania potencjału czynnościowego w sąsiednim odcinku błony. W rezultacie potencjał czynnościowy porusza się wzdłuż długości komórki.