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  所有的細胞都是通過離子通道來控制穿越細胞膜的離子流的,這種通道通過一種膜主體蛋白。更準確的說,是由若干蛋白組裝而成的。這種多個蛋白質亞基結構通常由相同或近似蛋白緊密結合並形成一個補水孔,並且穿透雙層脂膜。這種成孔亞基單元被稱為α單元,而其他輔助亞基單元則被標註為β,γ等。通常來說,這些通道最窄處的寬度大約為1到2個原子的直徑大小。一個通道通常只有負責任一種離子,如鈉離子,鉀離子等。傳輸離子通過細胞膜的過程通常相當快,然後跟隨一個自由流體流過一般。某些離子通道擁有一個可以開關的“門”,各種門所受控制的來源是不一樣的,例如包括電訊號,化學訊號,溫度或機械力。

  由於離子通道是神經衝動的基礎,而傳輸啟用的通道則負責突觸之間的訊號傳導,因此通道在神經系統裡面扮演著極端重要的角色。事實上大多數生物的攻擊性或防禦性神經毒素(例如蜘蛛,蠍子,毒蛇,魚,蜜蜂和海鰻等產生的毒液),都是通過調整通道的可能性性以及(或者)例如,心肌,骨骼肌以及還有,離子通道對於涉及細胞中快速變化的大量生物學過程也是一個關鍵結構。 平滑肌的肌肉收縮過程,向上皮傳輸營養物質和離子,T細胞的啟用,以及胰腺β細胞釋放胰島素的過程。在研究新型藥物的時候,離子通道是一個非常常見的研究目標。

  離子通道可以通過門控方式,可通過離子型別以及門(孔)數量的方式來進行分類。

  電壓門控離子通道的啟用與失活是依賴於跨膜電壓,而配體門控離子通道,則意圖于于和通道結合的配體。

  電壓門控離子通道的開和關是預先於跨膜電壓的。

  這一通道又稱為離子[[受體]],型別的通道在特定的配體分子附著在受體蛋白在細胞外結構部分之後才會開啟。配體和受體的結合會改變通道蛋白煙鹼[[乙醯膽鹼受體]],[[穀氨酸受體|穀氨酸門控離子型受體]],[[P2X門控]受體| ATP門控P2X受體]]等可穿透陽離子的通道,以及[[γ氨基丁酸酸門控]] [[GABA受體| GABA 受體]]]等可穿透折射率的通道都屬於這一型別。  需要通過[[第二信使]]啟用的離子通道也可能被歸入這一類,雖然[[配體]]和第二信使之間是有著顯著的區別的。

  與受體從細胞外啟用通道不一樣的是,[[第二信使]]通過在細胞膜內啟用的方式來啟用的。正如由離子的電梯度直接控制電壓門控通道的開和關一樣,由第二信使也是直接控制此類離子通道,而不是像配體門控那樣是間接控制的。

  其他的分類方式是基於一些不太常見的特徵,例如多孔和瞬態電壓響應。  幾乎所有的離子通道都只有一個孔。但也有一些是雙孔結構的: 還有一些通道是根據其響應響應刺激所需時間來分類的:

  不同的通道,其允許通過的離子是不同的(例如鈉離子,鉀離子,氯離子等),門控方式也不一樣,甚至包括亞基單元等結構也是有區別的。大部分的通道,包括和神經衝動有關的電壓門控通道,都是由四個亞基單元構成,每個亞基單元有六個[[跨膜蛋白]]組成。在啟用的時候,這些螺旋體會移動並開啟中間的孔。其中兩個螺旋體被一個形成孔的環所分開,這個結構決定了選擇通過的離子型別及其交換性。離子選擇性及其機制的假設是在十九世紀六十年代首先由克萊·阿姆斯壯提出的。其他型別的通道亞基單元,包括由一個孔環和兩個跨膜螺旋體組成的通道結構。[[羅德里克·麥金農]]通過運用[[結晶學| X射線晶體學]]來確定了這些通道的分子結構,並分享了2003年的[[諾貝爾化學獎]]。

  由於通道的結構尺寸相當小,並且用X射線分析嵌入在細胞膜上的蛋白質的晶體結構是有一定困難的,因此直到最近科學家才有機會直接觀察到它們的“外觀”。特別是因為晶體分析需要使用一個去除樣本的通道周圍的細胞膜,因此許多研究人員認為很難確認已獲得的影象。其中一個例子是電壓門控鉀離子通道,這個期待已久的影象在2003年5月被揭示,詳細的三維結構在上可以查到。這裡其中一個無法替換的模糊點,是不知道圖中構型的工作狀態(否則開啟狀態,關閉狀態),而這不同的工作狀態其結構構型是會發生變化的。目前研究人員對這些通道的工作模式的大部分都是基於[[電生理學]],[[生物化學]],[[基因]]序列比較以及基因[[突變]]方法。

  化學或基因失調會導致離子通道原本的正常功能受到干擾,這會帶來嚴重的後果。基因失調導致的離子通道疾病稱為離子通道病,請參見[[:Category:離子通道病]]中的完整列表。

  1952年,英國[[生物物理學|生物物理學家]] [[阿蘭·霍奇金]]以及[[安德魯·赫胥黎]]第一次假設了離子通道的存在,並且作為[[神經1970年,離子通道首次通過[[電生理學]]的[[膜片箝位]]電記錄技術被證實,而發明這一技術的[[埃爾溫·內爾]]以及[[伯特·薩克曼]]也獲得了諾貝爾獎。成百上千的目前仍在繼續在這一領域花費艱辛努力,以期獲得有關這些蛋白質工作方式的詳細知識。補充發展出來的[[電流生理學#平面膜片箝位技術|自動膜片鉗裝置]]顯著提升了離子通道篩查的能力。。兩人研究領域的先驅[[沼正作]]由於已故,未能獲獎。

  [[Category:離子通道| ]] [[Category:內在膜蛋白]] [[Category:細胞通訊]] [[Category:電生理學]] [[Category:神經化學]] [[Category:蛋白質家族]]
離子通道(英語:Ion channel)是一種膜蛋白,它通過允許某種特定型別的離子依靠電化學梯度穿過該通道,來幫助細胞建立和控制質膜間的微弱電壓壓差(見動作電位)。這些離子通道存在於所有細胞的細胞膜上。