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.:

• Natriumkanäle
• Kaliumkanäle
• Calciumkanäle
• Chloridkanäle
• Magnesiumkanäle
• Protonenkanäle (z.B. Thermogenin)

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.