结构生物化学/动作电位
动作电位是短暂的电脉冲，负责神经元轴突上传播信息。与动作电位相关的几个重要概念是膜电位、静息电位和阈值。膜电位是指细胞内外电位的差值。静息电位是指神经元处于静息状态时，未接受任何兴奋或抑制信号时的膜电位。在许多神经元中，静息电位约为 -70 mV。阈值是指产生动作电位的膜电位。动作电位是“全或无”现象。它要么达到阈值并产生动作电位，要么不产生。
动作电位的第一个步骤是神经元膜电位达到阈值。膜电位变化可能是由多种因素引起的，包括来自其他细胞或神经元的兴奋性刺激。膜电位的增加也称为去极化。达到阈值后，电压门控钠通道打开，钠离子进入细胞，使静息电位升高。随着电压继续升高，电压门控钾通道也打开，钾离子离开细胞。然而，由于钠离子仍在进入细胞，因此膜电位继续升高。当膜电位达到峰值时，就达到了动作电位，钠通道变得不应激，不再有钠离子进入细胞。钾离子继续离开细胞，膜电位缓慢下降至静息电位。这种静息电位的下降称为超极化。在静息电位时，钾通道关闭，钠通道“重置”，以便如果达到阈值，它们可以再次打开。由于并非所有钾通道在静息电位达到时立即关闭，因此额外的钾离子离开细胞，使膜电位低于静息电位。膜实际上经历了超极化后去极化，即膜电位低于静息电位。最终，随着钾离子扩散回细胞，膜电位恢复到静息电位，因为细胞膜对钾离子具有很高的通透性。钠钾泵将钠离子泵出细胞，将钾离子泵入细胞。
机制（参考图）
静息电位由钠钾泵设定，钠钾泵利用 1 个 ATP 的能量泵入 3 个 Na+ 和 2 个 K+。这是因为离子被泵入逆浓度梯度，所以需要能量。静息电位介于 -60 到 -80 mV 之间。在静息电位时，没有信号通过膜传输。去极化是该机制的第二步，发生在细胞变得不那么负时，因为 Na+ 电压门控通道已打开，Na+ 离子现在进入细胞，导致膜电位幅度减小。当膜电位达到 -55 mV 时，它就达到了阈值，将触发动作电位。第三步称为上升阶段，其中更多的 Na+ 电压门控通道打开，导致细胞变得不那么负。它将正电荷带到细胞中，进一步增强去极化。更多的钠通道打开，导致正反馈循环。接下来的步骤称为下降阶段，因为最终，Na+ 电压门控通道失活并阻止额外的钠离子进入。同时，K+ 电压门控通道开始打开，发生超极化。超极化导致膜电位幅度增加，导致细胞变得更负。该机制的最后部分称为过冲，因为 Na+ 电压门控通道完全关闭，而 K+ 通道也开始缓慢关闭。这使膜电位恢复到静息状态，就像机制的第一步一样。
Na+/K+ 泵机制 离子泵与 ATP 结合，结合 3 个细胞内 Na+ 离子。ATP 被水解，导致泵磷酸化，然后释放 ADP。泵发生构象变化，将 Na+ 离子暴露在外部。磷酸化形式的泵对 Na+ 离子具有低亲和力，因此它们被释放。然后，泵结合 2 个细胞外 K+ 离子，这会导致泵去磷酸化，使其恢复到先前的构象状态，将 K+ 离子转运到细胞中。去磷酸化形式的泵对 Na+ 离子的亲和力高于 K+ 离子，因此两个结合的 K+ 离子被释放。ATP 结合，该过程再次开始。
动作电位的传导
当动作电位沿着轴突传播时，它会再生去极化。动作电位被传递到相邻区域，传导整个轴突的动作电位。当动作电位在轴突的特定区域传导并经历下降阶段时，它后面的区域正在超极化并经历下降阶段。该区域被称为去极化区，由钾离子流出引起。因此，去极化区域后面的失活 Na+ 通道阻止任何动作电位向后传播，使它们成为单向的。
属性
1. 动作电位始终是去极化的。
2. 动作电位的幅度与刺激路径无关。
3. 动作电位具有全或无反应。如果频率达到或超过阈值，就会发生动作电位。如果低于阈值，则不会发生动作电位。
4. 幅度不会随距离衰减。它确实在整个轴突上传递，没有任何损失。
5. 存在绝对不应期和相对不应期。
6. 在静息状态下，钠和钙通道是关闭的
7. 膜对钾的通透性最大
8. 渗透压受到静电压的抵消，以达到平衡，平衡离子浓度。
轴突的直径影响动作电位的速度。轴突越宽，对动作电位电流的阻力越小。它类似于水管的作用，水管的直径越宽，对水流的阻力越小。因此，动作电位的传导速度要快得多。髓鞘是另一个影响动作电位速度的因素。髓鞘由两种类型的胶质细胞形成：周围神经系统中的施万细胞和中枢神经系统中的少突胶质细胞。髓鞘充当轴突的绝缘体，增加了动作电位有效的长度。这种绝缘形式使动作电位的去极化电流能够更快地达到阈值。绝缘的唯一问题是，轴突现在不再能够接触到环境或细胞外空间。只有绝缘轴突上的允许相互作用的区域是髓鞘间隙，称为郎飞结。动作电位只在这些节点形成，因为这是暴露的 Na+ 电压门控通道所在的地方。一个节点将经历动作电位的上升阶段，产生的电流将立即传播到下一个节点，在那里膜将被去极化，动作电位将被再生。动作电位和去极化从一个节点跳到另一个节点的过程称为跳跃传导。
Carlson, Neil R. 行为的生理学。波士顿：皮尔逊教育公司，2007 年。
Reece, Jane B. 坎贝尔生物学，2011 年
Levinthal, Charles, "Drugs, Behavior, and Modern Society", Pearson Education, Inc., 2008