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Ionenkanäle: Einführung

Ionenkanäle: Pore

Ionenkanäle verfügen über eine wässrige Pore, die es den Ionen erlaubt, die Membran zu durchdringen. Die einfachste Möglichkeit, nur bestimmte Ionen durchzulassen, ist ein simples Loch mit einem definierten Durchmesser. Damit wäre aber eine Selektivität, wie sie bei vielen Ionenkanälen gefunden wird, nicht zu erreichen. Die gängige Hypothese ist, dass ein Selektivitätsfilter in der Pore vorliegt, also eine Engstelle, an der entscheidende Wechselwirkungen mit den durchfließenden Ionen auftreten. Wenn die Ionen beim Durchtritt ihre Hydrathülle ganz oder teilweise abstreifen müssen, müssen die Wechselwirkungen mit den Wasser-Molekülen durch ähnlich geartete, energetisch günstige, ersetzt werden. Zu stark dürfen die Bindungen allerdings auch nicht sein, da dann die Verweildauer der Ionen in der Pore zu lang wären und dadurch die hohen Flussraten nicht zustande kämen. Es muss also eine fein ausbalancierte Wechselwirkung stattfinden, die ein ganz bestimmtes Ion (oder zumindest eine Gruppe von Ionen) favorisiert.

Abb.1
Modell einer Natrium-Kanalpore

Modell für den Durchtritt eines Na+-Ions in einem Natrium-Kanal. Am Selektivitätsfilter wird die Hydrathülle weitgehend abgestreift und es finden enge Wechselwirkungen mit den dort lokalisierten Aminosäuren statt. Zur Vereinfachung wird nur ein Na+-Ion mit seiner inneren Hydrathülle gezeigt. In Wirklichkeit wäre natürlich der ganze Porenbereich mit Wasser-Molekülen gefüllt, so dass die einzelnen Wasser-Moleküle das Ion nicht auf seiner ganzen Passage begleiten müssen.

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