Ionenkanäle

Ionenkanäle sind transmembranproteine, die in der Zellmembran Poren bilden und den selektiven Durchtritt von Ionen wie Na+, K+, Ca2+ und Cl- ermöglichen. Durch das Öffnen und Schließen der Pore steuern sie die Membranleitfähigkeit und sind zentrale Träger der Erregbarkeit von Nervenzellen, Muskelzellen und Sinneszellen. Die Aktivierung erfolgt durch verschiedene Reize, darunter Voltage, Liganden, mechanische Reize oder Temperatur.

Ionenkanäle bestehen aus Pore-formenden Untereinheiten, deren Selektivität durch Filterstrukturen in der Pore bestimmt wird. Typen umfassen spannungsgesteuerte Kanäle (Na+, K+, Ca2+), ligandenabhängige Kanäle (z. B. nikotinischer Acetylcholinrezeptor, GABA_A-Rezeptor), mechanosensitive Kanäle (Piezo) und temperaturabhängige TRP-Kanäle. Zusätzlich existieren Inward-Rectifier-Kanäle und weitere Unterarten, die unterschiedliche Ionenströme leiten.

Rolle und Bedeutung: Na+-Kanäle initiieren Aktionspotenziale; K+-Kanäle ermöglichen Repolarisation und Ruhepotenzial. Ca2+-Kanäle steuern Neurotransmitter-Freisetzung in Synapsen. Chloridkanäle unterstützen hemmende Signale. Ionenkanäle sind Ziel von Medikamenten (Blocker und Modulatoren); Beispiele: Tetrodotoxin blockiert Na+-Kanäle, Lokalanästhetika hemmen sie. Mutationen in Kanalgenen verursachen Channelopathien wie Epilepsie, Long-QT-Syndrom oder Muskelerkrankungen; damit sind sie zentral für Neurologie, Kardiologie und Pharmakologie.

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