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Ionenkanal

Englisch: ion channel

1 Definition

Ionenkanäle sind röhrenförmig angeordnete Proteinkomplexe, die in die Zellmembran eingelagert sind. Sie sind üblicherweise selektiv, d.h. nur für einzelne Ionen-Arten durchlässig.

2 Selektivität

Die Selektivität eines Ionenkanals beruht auf dem Durchmesser des Kanals und den Ladungsverhältnissen in seinem Inneren. Die Protein-Untereinheiten sind so angeordnet, dass das Kanallumen an seiner engsten Stelle oft nur 1-2 Atomdurchmesser weit ist. Die dem Lumen zugewandten Aminosäuren richten ihre geladenen Gruppen dabei in einer Weise aus, dass nur Ionen passieren können, die eine bestimmte Ladung besitzen.

3 Einteilung

3.1 ...nach Öffnungsmechanismus

Fast alle Ionenkanäle haben einen offenen und einen geschlossenen Zustand. Öffnung und Schliessung eines Inonenkanals können dabei auf unterschiedlichen Mechanismen beruhen. Ionenkanäle werden daher eingeteilt in:

  • Spannungsgesteuerte Ionenkanäle: Öffnen sich in Abhängigkeit vom Membranpotential. Alle Nervenzellen besitzen diese Art von Ionenkanälen.
  • Chemisch gesteuerte Ionenkanäle: Öffnen sich, wenn sich ein bestimmtes Molekül (als Ligand) an sie bindet. Sie treten zum Beispiel an Synapsen oder in vielen Sinneszellen auf.
  • Mechanisch gesteuerte Ionenkanäle: Öffnen sich in Abhängigkeit von der mechanischen Spannung an der Oberfläche der Zelle. Sie kommen z.B. in mechanischen Sinneszellen vor.
  • Thermisch gesteuerte Ionenkanäle: Öffnen sich unter Einwirkung von Temperaturschwankungen.
  • Lichtgesteuerte Ionenkanäle (light-gated): Ändern ihre Konformität unter Einstrahlung einer spezifischen Wellenlänge (siehe: Rhodopsin).

3.2 ...nach Ionenspezifität

Eine weitere Einteilung der Ionenkanäle kann nach dem jeweils transportierten Ion erfolgen. Demnach unterscheidet man u.a.:

Nicht alle Ionenkanäle sind spezifisch. Es gibt auch unspezifische Ionenkanäle - zum Beispiel die TRP-Kanäle - die eine vergleichbare Leitfähigkeit für verschiedene Kationen aufweisen.

Hinweis: Die Einteilung nach Ionenspezifität überschneidet sich mit der oben aufgeführten Klassifizierung. So kann ein Natriumkanal beispielsweise spannungsgesteuert und nicht spannungsgesteuert sein.

Es gibt noch weitere Ionenkanäle, die jedoch unselektiv sind - d.h. mehrere Ionenarten transportieren und nicht eine dominierende Ionenspezifität besitzen. Ein Beispiel ist der HCN-Kanal im Sinusknoten des Herzens.

Diese Seite wurde zuletzt am 10. Januar 2021 um 18:52 Uhr bearbeitet.

Das mit den Licht-gesteuerten Ionenkanälen ist meiner Meinung nach nur semi-richtig, da die CNG-Kanäle der Retina über cGMP gesteuert werden und deren Konzentration wird durch den Lichtreiz gesteuert. Eine Isoform des CNG-Kanals befindet sich auch bei der gustatorischen Wahrnehmung, wo auch eine cAMP-Regulation stattfindet und das ist ja auch keine Licht-gesteuerte Aktivität.
#1 am 10.01.2021 von Maxx Schuster (Student/in der Humanmedizin)

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