İyon kanalları, tüm biyolojik hücrelerin hücre zarlarında bulunur. Kanallar, plazma zarında gözenekler oluşturan proteinler tarafından oluşturulur. Gözenekler, doğrudan hücre zarı içinden geçemeyen iyonların hücrelere girip çıkmalarına izin verir. Kanalların çoğu birden fazla proteinden oluşur ve aslında zarın içinde bulunan protein kompleksleridir.
Bir atom türü olan iyonlar, eşit olmayan sayıda elektron ve protona sahip olarak ayırt edilir. İyon, sırasıyla daha fazla elektron veya proton olmasına bağlı olarak negatif veya pozitif bir yüke sahiptir. Bir hücre zarını oluşturan fosfolipid çift tabakanın kendi yükü vardır ve aslında içinden serbestçe geçen iyonlara karşı bir engel görevi görür. Bu, iyon kanallarının hücre zarlarında gerekli olmasının nedenidir.
İyon kanalları, elektrik yalıtkanları olarak görev yapar ve iyonların bir hücreye girip çıkmaları için bir yol sağlar. Her iyon kanalı, iyonu hücre zarının bir tarafından diğerine hareket ettiren işlemde katalizör görevi görür. Kanal, bir iyon iyon kanalı üzerinde doğru bölgeye bağlandığında meydana gelen iki durum arasında geçiş ile açık veya kapalı olabilir.
Bir iyon kanalının açık ve kapalı durumu arasındaki değişime geçit denir. Dış faktörler, geçidin açık veya kapalı olmasında rol oynar. Farklı iyon kanalları grupları vardır ve bunlar kapının açılmasında ve kapanmasında hangi fiziksel ve kimyasal dış etkenlerin rol oynadığına göre gruplandırılabilir.
Bazı iyon kanalları "ligand kapılı" dır ve bunlar bir ligand veya bir nörotransmitter gibi kimyasal bir mesajlaşma, kanaldaki bir reseptöre bağlandığında açılır ve kapanır. Voltaj kapılı iyon kanalları, elektriksel potansiyel farkında (veya voltajı) kanalı çevreleyen değişiklikler olduğunda açılır veya kapanır. Bu tür en sık sinir ve kas hücrelerinde bulunur. İkinci haberci kapılı iyon kanalları, G-proteinleri adı verilen bir grup protein tarafından modüle edilmiş aktivitelerine sahiptir. Mekanik duyarlı kanallar, dokunma ve ozmotik basınçtaki değişiklikler gibi harici mekanik uyarıcılar tarafından uyarılır.
Harici modülatörler tarafından aktif hale getirilmesinin yanı sıra, iyon kanalları da hangi iyonların kanaldan geçtiği konusunda seçici olabilir. Bir iyonun şekli, büyüklüğü ve yükü, bir kanalın açılıp kapanmayacağını ve hücre zarı boyunca hareket etmesini sağlar. İyon spesifik kanalların genel örnekleri arasında potasyum kanalları, klorür kanalları, sodyum kanalları ve kalsiyum kanalları bulunur.
