Ionenstroom

Ionenstroom is de verplaatsing van geladen ionen door een medium of membraan, waardoor een elektrische stroom ontstaat. In waterige oplossingen treedt ionenstroom op wanneer er een elektrisch potentiaalverschil aanwezig is, en in biologische systemen vindt deze stroom plaats via ionkanalen en -pompen in celmembranen. De drijvende kracht achter de ionenstroom ontstaat uit de elektrochemische gradient: verschillen in ionconcentratie en het elektrische potentiaal over het membraan.

In membraanbiologie speelt de ionenstroom een cruciale rol. Ionenkanalen laten specifieke ionen door en hebben een conductantie g_i voor elk iontype. De huidige van een specifiek ion i wordt gegeven door I_i = g_i (V_m − E_i), waarbij V_m het membraanpotentiaal is en E_i de omkeursrealisatiepotentiaal van het ion. De totale membraanstroom is de som van de I_i voor alle betrokken ionen. E_i wordt bepaald door de concentratieverdeling en kan met de Nernst- of Goldman-equatie worden berekend; bij V_m gelijk aan E_i is I_i nul. De stroom kan innerlijk (inward) of buitenlands (outward) verlopen, afhankelijk van de signen en conventies.

Metingen van ionenstroom worden veelal uitgevoerd met patch-clamp-technieken en voltage-clamp-methoden, waarmee de huidige door individuele kanalen of door het membraan als geheel kan worden geregistreerd. Veelvoorkomende ionen zijn Na+, K+, Ca2+ en Cl−.

Ionenstroom is essentieel voor: het handhaven van het rustpotentiaal, het genereren van actiepotentialen en het mogelijk maken van synaptische transmissie in zenuw- en spiercellen. Buiten biologie komt de term ook voor in elektrochemie en batterijtechnologie, waar de beweging van ionen door elektrolyten de werking van apparaten bepaalt.