Kaliumkanal

Englisch: potassium channel

Definition

Kaliumkanäle sind Ionenkanäle der Zellmembran, die eine spezifische Leitfähigkeit für Kaliumionen besitzen.

Funktion

Kaliumkanäle sind Transmembranproteine der Zelle, die eine Pore durch die Zellmembran bilden. Die Pore ist so geformt, dass sie die Wassermoleküle der Hydrathülle eines Kaliumions entfernen und die dehydratisierten Kaliumionen aufnehmen kann. Im weiteren Verlauf der Pore werden die Kaliumionen wieder hydratisiert. Obwohl das Natriumion kleiner als das Kaliumion ist, kommt es nicht durch den Kaliumkanal: Die Pore kann die Wassermoleküle seiner Hydrathülle nicht entfernen. Die Bewegung der Kaliumionen durch den Kanal erfolgt passiv durch Diffusion.

Einteilung

Kaliumkanäle können - ebenso wie andere Ionenkanäle - spannungsaktiviert (in Abhängigkeit des Membranpotentials der Zelle) oder nicht spannungsaktiviert sein. Zum Beispiel gibt es Kaliumkanäle, die sich bei einem starken Anstieg der intrazellulären Kalziumionen-Konzentration öffnen. Andere Kaliumkanäle öffnen sich durch Druck- oder Zugkräfte, die auf die Zellmembran einwirken.

Die spannungsaktivierten Kaliumkanäle öffnen sich bei Änderungen des Membranpotentials. Wird das Membranpotential eines Neurons depolarisiert, werden die spannungsaktivierten Kaliumkanäle aktiviert, sobald das Schwellenpotential überschritten wird. Die spannungsaktivierten Natriumkanäle öffnen sich allerdings schneller als die Kaliumkanäle. Daher sind die spannungsaktivierten Kaliumkanäle für die Repolarisation während des Aktionspotentials verantwortlich.

Formen

Man unterscheidet 4 große Gruppen von Kaliumkanälen

Spannungsaktivierte Kaliumkanäle

Spannungsaktivierte Kaliumkanäle ("K_v-Kanäle") werden durch Änderungen des Membranpotentials aktiviert und spielen eine zentrale Rolle bei der Repolarisation des Aktionspotentials. Wichtige Vertreter sind:

Calciumaktivierte Kaliumkanäle

Calciumaktivierte Kaliumkanäle ("K_Ca-Kanäle") werden durch einen Anstieg der intrazellulären Ca²⁺-Konzentration aktiviert. Man unterscheidet:

IK-Kanäle (intermediate conductance)
SK-Kanäle (small conductance)
BK-Kanäle (big conductance)

Einwärts gleichrichtende Kaliumkanäle

Einwärts gleichrichtende Kaliumkanäle ("inward-rectifier") stabilisieren das Ruhepotential und erlauben bevorzugt einen Kaliumeinstrom. Wichtige Untergruppen sind:

Zwei-Porendomänen-Kaliumkanäle

Zwei-Porendomänen-Kaliumkanäle ("tandem pore domain") sind meist konstitutiv aktiv und tragen wesentlich zum Ruhepotential bei. Vertreter sind:

Weitere Formen

Darüber hinaus gibt es noch mechanosensitive Kaliumkanäle, die man beim Menschen in den Stereozilien des Innenohrs findet.