Ionenkanal

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.

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).

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.