所述离子通道是中空的膜结构，其形成通道或孔穿过膜的厚度和通信与其细胞溶质，反之亦然电池的外部; 有些可能具有调节其打开的门系统。
这些通道充满水，并控制特定离子从膜的一侧到另一侧的通过。它们由典型的细胞膜蛋白组成，这些蛋白形成圆柱形的管状结构，并在宽度上与它们交叉。
离子通道的开放和闭合形成（来源：Efazzari，来自Wikimedia Commons）
跨这些膜的转运机制可大致分为被动转运或主动转运。被动式是指那些允许物质通过其浓度梯度而通过的物质，而主动式则需要能量消耗，因为它们使物质逆着其浓度梯度移动。
离子通道构成一种被动传输机制，可以根据其特异性进行分类，即根据其允许通过的离子类型或根据其打开或关闭的方式进行分类。
这些膜转运系统的主要功能是允许物质进入细胞或从细胞出来的受控通道，从而维持离子和其他物质在细胞内的浓度。
细胞膜和离子通道的存在对于维持细胞内和细胞外介质之间的浓度差异至关重要，这从许多角度来看都是相关的。
离子通道，尤其是依赖配体的通道在药理学和医学中非常重要，因为许多药物可以模仿天然配体的功能，从而结合通道，根据情况打开或关闭通道。
其他药物能够阻断结合位点，从而阻止天然配体的作用。
结构体
离子通道的结构由特定的跨膜蛋白组成，这些蛋白具有管状形状，并留下一个孔或孔，允许细胞内部和外部之间或细胞内区室（细胞器）之间进行通讯。
每个离子通道都涉及特定的结构膜蛋白，并且已经描述了100多个编码特定离子通道的基因。
对于钠通道，例如，已经描述了10个称为SCN的基因，它们编码分布在不同组织中的具有特定功能和结构的不同蛋白质。
同样，已经描述了许多基因，这些基因编码构成钾通道的不同蛋白质，这些钾通道属于不同的家族，并具有不同的激活，开放和失活机制。
离子通道的蛋白质结构
通常，与膜相关的功能性离子通道由4至6个相似的多肽亚单位（同型寡聚物）或不同的（杂合寡聚物）组成，在它们之间形成中心孔。
离子通道膜亚基的示意图（来源：Efazzari，来自Wikimedia Commons）
每个亚基根据通道的特性和性质而变化，因为许多亚基特定于某些离子并且具有不同的打开和关闭机制。
一些通道由以重复的基序组织的单个多肽链组成，这些基序穿过膜的厚度的几倍，并相当于蛋白质亚基。
除了这些在文献中称为α亚基的亚基外，某些离子通道还具有一个或多个调节其打开和关闭的辅助亚基（ß或γ）。
每个通道的特异性与跨膜蛋白和构成它们的氨基酸的侧链（─R）形成的孔的直径有关。
这样，由于侧链充当“筛子”，因此存在仅允许钠，钾，钙离子等通过的通道。
其他结构特征
许多通道的另一个重要特征是门。具有这些属性的通道可以针对通道周围的膜微环境中发生的局部更改打开或关闭。
根据通道的类型，这些变化可以是机械的，热的（温度的变化），电的（电压的变化）或化学的（配体结合）。
但是，在所谓的被动离子通道中，这些通道保持打开状态并允许某些离子特定通过，这些结构没有门或对配体或其他类型的刺激敏感。
在对配体的存在或结合敏感的其他离子通道中，配体的结合位点在细胞外侧或朝向细胞质溶胶，并且在这些情况下，孔或通道具有可以打开或关闭的门根据其配体的状态。
第二信使机构，用于打开或关闭通道
在细胞内部分具有配体位点的情况下，这些通道通常具有第二信使作为配体。通过第二信使机制打开或关闭的离子通道的一个例子是嗅觉受体的离子通道：
气味分子在细胞外与受体结合。这些受体依次与活化的G蛋白连接，该G蛋白又活化了形成第二个信使的cAMP的蛋白质腺苷酸环化酶。
cAMP与某些钙通道的细胞内结合位点结合，从而导致其开放并使钙进入细胞。
好像是多米诺骨效应一样，钙与另一个氯通道的配体位点结合，从而产生该离子的开口和出口，从而引起嗅觉细胞的去极化。
重要的是要强调由配体或刺激物产生的影响离子通道的变化与构成通道结构的蛋白质的构象变化相对应。
换句话说，可以移动门并关闭或打开通道的构象变化无非是组成它的蛋白质亚基的接近或分离。
其他激活和灭活机制
某些通道（尤其是电压相关通道）可以进入难熔状态，在此期间，激活它们的相同电压变化不再激活它们。
例如，在电压门控的钙通道中，电压变化会打开通道，钙进入，并且一旦进入细胞内部，相同的离子会与钙通道结合位点结合，而钙通道关闭。 。
钙通道可逆失活的另一种形式解释了活化后的耐火性，这是由于内部钙浓度增加导致的通道的去磷酸化。
即，由于存在病理学上高浓度的离子，钙通道可被不可逆地失活，该离子介导了从其他钙激活蛋白中募集到的裂解酶。
配体门控通道长时间暴露于其配体时可以进入难治状态，这种机制称为脱敏。
药物，毒药和毒素会影响离子通道的调节，关闭或保持离子通道的打开状态，或者在某些情况下会占据配体的位置，从而干扰其功能。
特征
离子通道具有直接或间接的多种功能。
-它们负责调节离子流过所有细胞的质膜和细胞器质膜的能力。
-它们允许对不同离子的细胞内浓度进行控制。
-在神经元和肌肉细胞中，离子通道控制在动作电位和效应细胞突触后电位期间发生的膜电位变化。
-产生钙净流入细胞内空间的钙通道负责激活参与许多代谢过程的多种酶和蛋白质。
-同样，由于钙转运增加而引起的钙增加引发了神经递质向神经元突触空间的释放机制。
-因此，离子通道的功能也与细胞通讯的机制有关。
跨膜运输的一般性
如上所述，膜转运机制可以是主动的或被动的，这取决于它们是否从其所处的细胞中消耗能量。被动机制分为简单扩散和促进扩散。
简单扩散
简单的扩散允许小尺寸的脂溶性分子穿过膜的磷脂结构，具有非极性特性且不带电荷。
因此，例如，诸如氧气（O2）和二氧化碳（CO2），乙醇和尿素之类的气体等仅通过其浓度梯度。
促进传播
促进扩散是一种由蛋白质促进的扩散，这种被动转运机制有两种类型：离子通道和转运蛋白质或转运蛋白。
离子通道是细胞最常用于传输无法通过简单扩散通过的离子的机制，这是因为它们具有电荷，并且由于其大小和极性或其他任何特性，膜的磷脂会排斥它们。
载体蛋白促进的扩散被用于带电荷或不带电荷的较大物质的运输，例如葡萄糖和其他糖。
主动膜运输是针对要运输的溶质的浓度梯度发生的，需要消耗ATP形式的能量。在这种类型的转运器中有泵和囊泡转运。
钠/钾泵是泵的一个示例，它可以去除三个钠并引入两个钾。也有钙泵。
囊泡转运的例子是内吞，胞吐，胞吞和吞噬。所有这些积极的运输机制。
离子通道的类型
从这一点开始，将参考允许离子通过其浓度梯度而通过膜的离子通道，即它们是被动传输通道。
通常，这些通道中的每个通道都专用于单个离子，只有少数几个通道允许离子对的传输。
离子通道的结构图（来源：plsl。Wikipedia上通过Wikimedia Commons获得的Outslider（PawełTokarz））
对离子通道进行分类的一种方法是根据导致其打开的机制将其分组。因此，已经描述了无源通道，电压调节的（电压依赖的）通道，配体调节的通道和机械刺激调节的通道。
- 被动渠道：这些渠道是永久开放的，对任何形式的刺激都没有反应；这些是特定于某些离子的。
- 电压相关通道：面对膜电压的变化，这些通道可以打开或关闭（取决于通道）。它们对于细胞信号传导非常重要，尤其是在哺乳动物的中枢神经系统中。
- 依赖配体的通道：也称为配体门控或配体调控的通道，它们广泛分布于不同的人体细胞中，但在神经系统中，它们构成了由神经递质激活的离子通道，对于突触传递和细胞间信号传导。
由神经递质激活的依赖配体的离子通道的例子是由谷氨酸激活的钠/钾通道。
胆碱能受体的激活，在这种情况下是乙酰胆碱与突触后膜（通道配体）的结合，打开了依赖配体的钠通道，并允许该离子按照其浓度梯度进入。
- 受机械刺激调节的通道：这些通道可通过扩张或压力激活。这些机械力通过细胞骨架传递到运河，运河开放。
参考文献
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