Helmichs Biologie-Lexikon

Ionenkanal

Ein Ionenkanal ist ein Porenprotein mit einem hydrophilen Kanal, durch den bestimmte Ionen die Zellmembran (oder die Membran eines Organells) passieren können.

Ionenkanäle arbeiten nicht nur nach dem einfachen Sieb-Prinzip (Teilchen mit kleinerem Durchmesser werden durchgelassen, größere Teilchen nicht), sondern in dem Kanal befinden sich elektrisch geladene Aminosäuren, die dafür sorgen, dass entweder nur positiv geladene Teilchen durchkommen oder negativ geladene. Außerdem lassen manche Ionenkanäle nur "nackte" Ionen durch, andere Ionenkanäle dagegen lassen nur die Ionen nur passiern, wenn sie eine Hydrathülle besitzen.

Ein Kanal für kleine Ionen, beispielsweise ein Natriumkanal, kann nach dem einfachen Sieb-Prinzip arbeiten. Natrium-Ionen sind kleiner als Kalium-Ionen, daher werden Natrium-Ionen durchgelassen, Kalium-Ionen aber nicht.

Beim Kalium-Kanal funktioniert das Sieb-Prinzip aber nicht. Die kleineren Natrium-Ionen werden nämlich nicht durchgelassen, wohl aber die größeren Kalium-Ionen. Der Trick: Der Kalium-Kanal lässt nur hydratisierte Ionen passieren. Und hydratisierte Natrium-Ionen sind größer als hydratisierte Kalium-Ionen. Das liegt an der höheren Ladungsdichte der Natrium-Ionen: Die Natrium-Ionen haben ein kleineres Volumen, aber die gleiche positive Ladung wie Kalium-Ionen, also ist die sogenannte Ladungsdichte der Natrium-Ionen größer. Das hat zur Folge, dass mehr Wasser-Moleküle angezogen werden und somit die Hydrathülle einen größeren Durchmesser hat.

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