Was sind Kaliumkanäle?
Kaliumkanäle sind eine Form von Ionenkanälen, die in fast allen Lebewesen vorkommen. Diese Kanäle überspannen die Membranen von Zellen und stellen ein Mittel bereit, mit dem sich Kaliumionen in Zellen hinein und aus Zellen heraus bewegen können. Die Bewegung von Kalium in und aus Zellen erzeugt einen Kaliumgradienten, der dabei hilft, das Aktionspotential und das Ruhepotential der Membran einer Zelle festzulegen.
Es gibt vier Arten von Kaliumionentransportkanälen. Calcium-aktivierte Kaliumkanäle öffnen und schließen sich als Reaktion auf chemische Signale von Calciumionen. Einwärts gleichrichtende Kanäle leiten einen positiv geladenen Strom leichter in eine Zelle, als sie den Strom aus einer Zelle leiten, was einen zusätzlichen Regulierungseffekt ermöglicht. Tandemporen-Domänenkanäle werden ständig offen gehalten oder weisen eine hohe Aktivierungsrate auf. Diese Kanäle ermöglichen eine schnelle Kaliumbewegung. Spannungsabhängige Kaliumkanäle öffnen und schließen sich als Reaktion auf Änderungen der Transmembranspannung.
Alle Arten von Kaliumkanälen haben eine charakteristische Struktur. Die grundlegende Kaliumkanalstruktur ist ein tetrameres Molekül, das eine Proteinklasse bildet, die als integrales Membranprotein bezeichnet wird. Das Molekül besteht aus vier identischen Untereinheiten, die einen Proteinkomplex mit vierfacher Symmetrie bilden. Der Komplex ist um eine zentrale Pore angeordnet, durch die Ionen geleitet werden.
Die Funktion des Kaliumkanals besteht darin, Kaliumionen zwischen Zellen und extrazellulären Räumen zu übertragen. Die meisten Zellen behalten eine Kaliumkonzentration bei, die viel höher ist als die Konzentration, die in extrazellulären Räumen aufrechterhalten wird, was dazu beiträgt, einen Ladungsgradienten über die Zellmembranen zu erzeugen. Die Bewegung von Kalium und anderen Ionen wie Natrium und Kalzium über verschiedene Arten von Kanälen ist Teil eines fortlaufenden zellulären Prozesses, der zur Regulierung vieler biologischer Funktionen beiträgt.
Kaliumkanäle sind in der Natur weit verbreitet und in fast allen Lebewesen vorhanden. Diese Kanäle haben eine Vielzahl von biologischen Funktionen, die zum Beispiel dazu beitragen, das Aktionspotential im Herzmuskel zu regulieren und zelluläre Prozesse zu regulieren, die die Sekretion von Hormonen wie Insulin steuern. In Neuronen hilft die Bewegung von Kaliumionen über Kanäle, das Aktionspotential einzustellen, die Welle elektrochemischer Energie, die es den Zellen ermöglicht, neurologische Signale zu übertragen.
Da Kaliumionenkanäle stark an der Regulation des Herzrhythmus beteiligt sind, wird die Einnahme von Kaliumkanalblockern häufig für viele Arten von Herzrhythmusstörungen verschrieben. Wenn der Herzrhythmus abnormal ist, kann die Kaliumkanalblocker-Medikation einen normalen Rhythmus wiederherstellen, indem die Dauer der Aktionspotentiale erhöht wird. Diese Medikamente können als Vasodilatatoren zusätzlich zu ihrer häufigeren Verwendung als Antiarrhythmika verwendet werden.