乙酰胆碱（ACh）的合成主要在胆碱能神经末梢进行。胆碱和乙酰辅酶A在胆碱乙酰化酶的催化下合成ACh，然后转运进入囊泡内与ATP和囊泡蛋白共同贮存。当神经冲动到达神经末梢时，钙离子内流增加，促进囊泡膜与突触前膜融合，以胞吐的形式释放ACh入突触间隙，与受体结合发挥效应。ACh主要通过突触间隙中的乙酰胆碱酯酶水解灭活。影响ACh合成、贮存、释放和灭活的任一过程，都具有重要的药理学意义。有些药物 （如新斯的明）促进神经末梢释放ACh或抑制乙酰胆碱酯酶的活性，产生拟胆碱样作用。