Kaliumkanäle sind eine Form von Ionenkanälen, die in fast allen Lebewesen vorkommen. Diese Kanäle durchspannen die Zellmembranen und bieten ein Mittel, mit dem sich Kaliumionen in und aus Zellen bewegen können. Die Bewegung von Kalium in und aus Zellen erzeugt einen Kaliumgradienten, der hilft, das Aktionspotential und das Ruhemembranpotential einer Zelle einzustellen.
Es gibt vier Arten von Kaliumionentransportkanälen. Calcium-aktivierte Kaliumkanäle öffnen und schließen sich als Reaktion auf chemische Signale von Calciumionen. Nach innen gleichrichtende Kanäle leiten einen positiv geladenen Strom leichter in eine Zelle als sie den Strom aus einer Zelle heraus leiten, was einen zusätzlichen regulatorischen Effekt ermöglicht. Tandemporendomänenkanäle werden ständig offen gehalten oder weisen eine hohe Aktivierungsrate auf. Diese Kanäle ermöglichen eine schnelle Kaliumbewegung. Spannungsgesteuerte Kaliumkanäle öffnen und schließen sich als Reaktion auf Transmembranspannungsänderungen.
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 vierzähliger Symmetrie bilden. Der Komplex ist um eine zentrale Pore herum 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 in extrazellulären Räumen, was dazu beiträgt, einen Ladungsgradienten über die Zellmembranen hinweg zu erzeugen. Die Bewegung von Kalium und anderen Ionen wie Natrium und Kalzium über verschiedene Arten von Kanälen ist Teil eines laufenden 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 vielfältige biologische Funktionen und helfen beispielsweise, 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 zu setzen, die Welle elektrochemischer Energie, die es den Zellen ermöglicht, neurologische Signale zu übertragen.
Da Kaliumionenkanäle stark an der Herzrhythmusregulation beteiligt sind, werden Kaliumkanalblocker häufig für viele Arten von Herzrhythmusstörungen verschrieben. Wenn der Herzrhythmus anormal ist, kann ein Kaliumkanalblocker-Medikament einen normalen Rhythmus wiederherstellen, indem die Dauer der Aktionspotentiale verlängert wird. Diese Medikamente können zusätzlich zu ihrer häufigeren Verwendung als Antiarrhythmie-Medikamente als Vasodilatatoren verwendet werden.