Ein Kanalprotein ist ein Transmembranprotein (also ein Protein, das durch die gesamte Membran geht), das von einem hydrophilen Kanal durchzogen ist. Dieser Kanal ist mit polaren Aminosäuren ausgekleidet, so dass Ionen oder polare Moleküle durch den Kanal diffundieren können.
In meinem Unterricht in der gymnasialen Oberstufe habe ich meine Schüler(innen) immer folgende Übung durchführen lassen:
Modellversuch:
Wir bauen einen Ionenkanal
Material:
Papierstreifen mit dem folgenden Peptid:
Primärstruktur eines kleinen Peptids aus 21 Aminosäuren. Blau = basich, rot = sauer, grün = neutral und hydrophil, grau = neutral und hydrophob.
Dicker Kugelschreiber oder Filzstift
Durchführung:
Das Peptid wird ausgeschnitten und dann helixartig um den Stift gewickelt:
Die ausgeschnittene Primärstruktur wurde um einen dicken Kugelschreiber gewickelt.
Der Stift muss den richtigen Durchmesser haben, so dass die polaren Aminosäuren sich alle auf einer Seite der Helix befinden, so wie in dem Bild oben dargestellt.
Mit Tesafilm wird die Papierhelix dann stabilisiert und von dem Stift abgezogen. Aus sieben solcher Papierhelices kann dann ein hydrophiler Ionenkanal gebastelt werden.
Hydrophile Ionenkanäle sind aus mehreren α-Helices (oder β-Faltblättern) zusammengesetzt
Stellen wir eine solche Helix einmal schematisch dar:
Eine α-Helix, von oben betrachtet
Diese einzelne Helix ist allerdings noch zu klein für ein Kanalprotein, es müssen mehrere solcher Helices kombiniert werden, um ein funktionsfähiges Kanalprotein zu bilden:
Sieben Helices bilden ein Kanalprotein
Auf diesem Bild bilden sieben solcher Helices ein Membranprotein mit einem hydrophilen Kanal. Viele Porenproteine sind nach diesem Muster aufgebaut,