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| Im Unterschied zu den immer offenen Kaliumkanälen, die für das Ruhepotential verantwortlich sind, ist die Pore der spannungsgesteuerten Natriumkanäle beim Ruhepotential geschlossen. Das liegt daran, dass diese Proteine vier Proteindomainen (Spannungssensoren, hier sind nur 2 davon symbolisiert) mit jedweils ca 8 positiv geladenen Aminosäureresten besitzen. Auf diese geladenen Domainen wirkt im elektrischen Feld über der Membran eine Kraft: Bei negativem Potential werden die vier Spannungssensoren zur Zellinnenseite hin gezogen und verschliessen dabei die Pore. Beim Ruhepotential sind diese Kanäle folglich geschlossen und leiten keinen Strom. |  |
| Bei einem depolarisierenden Reiz wird das Membranpotential positiver, und die Kraft, die auf die Spannungssensoren wirkt, nimmt ab. Bei ca -40 mV wird die Kraft so schwach, dass die Sensoren zur Zellaussenseite hin verschoben werden und die Kanalpore freigeben. Sofort fliessen Na-Ionen in die Zelle ein, denn sie werden sowohl von ihrem chemischen Potential (aussen 150 mM, innen 15 mM) als auch vom elektrischen Potential (innen immer noch negativ) in die Zelle getrieben. Dieser Kanal wird also durch Depolarisation aktiviert. Diese Steuerung der Kanalpore durch die Spannung wird im Englischen als "voltage-gating" bezeichnet (von gate = Tor). Als "gate" dient dabei ein Teil des Proteins, der die Pore verschliessen kann, selbst aber durch die Spannungssensoren gesteuert wird. Der genaue Mechanismus des "gating"-Prozesses ist bisher noch nicht aufgeklärt. |  |
| Nach Öffung der Pore haben die Na-Ionen aber nur wenig Zeit, um in die Zelle zu gelangen. Schon nach 1-3 Tausendstel Sekunden (1-3 ms) verschliesst ein kugelförmiger Anhang des Kanalproteins die Pore und stoppt den Na-Einstrom. Obwohl die Pore noch offen ist, wird der Kanal von der Zellinnenseite her verstopft. Dieser Prozess der Selbstabschaltung des Na-Kanals wird als Inaktivierung bezeichnet. Der Kanal bleibt solange inaktiv, bis das Membranpotential wieder zum Ruhepotential zurückkehrt. Erst dann verschieben sich die Spannungssensoren wieder zur Zellinnenseite, und die Kugel löst sich aus dem Kanal. Der reaktivierte Kanal ist dann wieder bereit, bei einer erneuten Depolarisation für kurze Zeit Na in die Zelle zu leiten. Die Inaktivierungskugel steht hier sehr schematisch für verschiedene inaktivierende Proteindomänen von spannungsgesteuerten Kanälen (engl.: "hinged-lid"-Modell für Natriumkanäle, "ball-and-chain "-Modell für Kaliumkanäle). Diese Domänen stellen bei den spannungsgesteuerten Na-Kanälen sicher, dass sie nach der Aktivierung nur kurz offen bleiben. Warum das wichtig ist für die Erzeugung von Signalen in Nervenzellen wird klar, wenn man die zweite Art von Ionenkanälen betrachtet, die an diesem Signal beteiligt sind, die spannungsgesteuerten Kaliumkanäle. |  |