Ionenkanal
Ionenkanäle sind Membranproteine mit Poren, die es Ionen ermöglichen, die Zellmembran zu durchqueren. Neben Aufnahme oder Abgabe von Ionen (z. B. bei der Exkretion oder zur Steuerung von Osmose) besteht eine wichtige Funktion der Ionenkanäle darin, ein Membranpotential zu generieren, das für die Signaltransduktion genutzt wird (z. B. bei der Erregungsleitung in Nerven). Im Unterschied zu dem aktiven Tranport in Ionen-Transportern (Carrier), folgt der Transport von Ionen in Ionenkanälen passiv dem elektrochemischen Gradienten. Eine eigene Klasse von Ionenkanälen sind die Aquaporine, durch deren Poren sich Wassermoleküle bewegen, indem sie dem osmotischen Druck folgen. Die Connexone der gap junctions sind ebenfalls für Ionen aber auch für größere Moleküle durchlässig.
Biophysikalische Eigenschaften
Ionenkanäle sind selektiv, d. h. sie sind nur für bestimmte Ionen durchlässig. Manche Ionenkanäle leiten fast ausschließlich Kalium-Ionen, andere sind spezifisch für Natrium-Ionen, für Calcium-Ionen oder für Chlorid-Ionen. Es gibt auch Ionenkanäle, die weniger spezifisch sind, sie leiten z. B. sowohl Kalium-Ionen, als auch Natrium-Ionen und Calcium-Ionen.
Ionenkanäle sind gesteuert (engl. gated), d. h. ihre Leitfähigkeit für Ionen hängt von bestimmten Signalen ab. Eine große Klasse von Ionenkanälen wird durch das Membranpotential gesteuert. So sind z. B. typische, spannungsaktivierte Natrium-Kanäle während des Ruhemembranpotentials nicht leitfähig, sondern nur dann, wenn sie durch eine Depolarisation aktiviert werden. Eine andere große Klasse von Ionenkanälen wird durch Liganden aktiviert, also durch Moleküle die als Botenstoffe fungieren. So wird z. B. der Acetylcholin-Rezeptor, der eine Rolle bei der Signaltransduktion vom Nerv auf den Muskel spielt, bei Anwesenheit des Neurotransmitters Acetylcholin leitfähig. Weitere Ionenkanäle können durch mechanische Reize (z. B. Druck, Vibrationen) aktiviert werden.
Siehe auch: Blutzucker-Sensorsystem, Membrantransport