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Tutorial MenueIonenkanäle und synaptische ÜbertragungLerneinheit 1 von 2

Ionenkanäle: Einführung

Spannungsgesteuerte Ionenkanäle

Ionenkanäle können im allgemeinen in mindestens zwei Zuständen vorliegen: geschlossen und offen. Die meisten Kanäle liegen im Ruhezustand im geschlossenen Zustand vor und öffnen sich bei einem entsprechenden Stimulus. Bei spannungsgesteuerten Ionenkanälen besteht dieser Stimulus aus einer Veränderung der Membranspannung. Das Protein muss also über einen Sensor verfügen, der auf die Spannungsänderung mit einer Konformationsänderung reagiert, die zur Öffnung der Pore führt. Das setzt voraus, dass die Konformationen von geschlossenem und offenem Zustand sich in ihrer Ladungsverteilung im elektrischen Feld der Membran unterscheiden.

Abb.1

Mechanismus der Spannungssteuerung am Beispiel eines Natrium-Kanals: Der Spannungssensor reagiert auf eine Membranpotenzial-Änderung (Depolarisation, angedeutet durch den Wechsel der Ladungen) mit einer Konformationsänderung, die letztendlich zur Öffnung der Kanalpore führt. Vom offenen Zustand gelangt der Kanal sehr schnell in den inaktiven geschlossenen Zustand. Durch Repolarisation wird der Kanal wieder in den Ruhezustand zurückgeführt und ist auch erst dann wieder aktivierbar. Die Inaktivierung ist vergleichbar der Desensitisierung bei den ligandengesteuerten Ionenkanälen.

Für einige der funktionellen Komponenten ist die zugrundeliegende molekulare Struktur bereits bekannt. So wird ein wichtiger Teil des Inaktivierungspartikels von drei Aminosäuren einer intrazellulären Schleife gebildet.

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