Lexikon der Neurowissenschaft

Membrantransport

Für den schnellen, gerichteten Transport von Na+- und K+-Ionen durch die axonale Plasmamembran, wie er bei der Erregungsleitung (Aktionspotential) in einer Nervenzelle eine wichtige Rolle spielt, sind Ionenkanäle verantwortlich, die einerseits für den Einstrom von Na+-Ionen und andererseits für den zeitlich etwas verzögerten K+-Ausstrom aus der Zelle sorgen. Derartige Ionenkanäle, die es auch mit einer Spezifität für Ca2+, Cl- oder generell für kleine Metallkationen gibt, besitzen eine Porenstruktur mit hydrophiler innerer Oberfläche, die die Diffusion der Ionen entlang ihres elektrochemischen Gradienten ermöglicht. Unterschiedliche Signale, wie Änderung des Membranpotentials, Phosphorylierungen oder die Bindung von Neurotransmittern, können zur Öffnung eines Kanals führen. Der Na+-Kanal ist recht gut untersucht: er besteht aus einer einzigen Polypeptidkette mit vier sich wiederholenden Einheiten, von denen sich jede zu sechs Transmembranhelices faltet. Die relative Molekülmasse dieses integralen Membranproteins beträgt ca. 250000, der Durchmesser des Kanals etwa 0,4 bis 0,6 nm; seine Geometrie ist sehr spezifisch für Na+-Ionen, Ionen mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 nm sind ausgeschlossen. Die Selektivität für Natriumionen ist durch das Vorhandensein eines negativ geladenen Bezirks mit kleinem Radius begründet (Natriumkanäle).

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