ioncsatorna ion channel sejthártyai fehérjeképződmények közötti járatok. 4–5 azonos alegységből állnak, középen a csatornát záró gomollyal. Amikor a fehérjék egymáshoz tapadnak, teljesen zárnak (közöttük nincs rés), de ha távolodnak egymástól, ionokat áteresztő járat keletkezik, azaz megnyílik az ioncsatorna. Az ioncsatornák a sejtfal szerves részei, de a sejtszervecskék falában is megtalálhatók. A legtöbb nyitó–csukódó, mások kisebb mértékben állandóan nyitva vannak. Kétfélét nyitó–csukódó ioncsatornát különböztetnek meg: a jelmolekula kapcsolódására (jelfüggő, ligand-gated ion channels) és a töltésváltozás hatására (feszültségfüggő, voltage-gated ion channels) megnyílókat.

kép▪ A jelmolekula (pl. idegingerület-átadó, peptidhormon, sejten kívüli jelvivők) kötődésekor a csatornafehérje (jelfogó) alakváltozása következtében vagy foszforilezésre nyílik meg, majd ismét záródik a jelvivő elválásával – ezt történhet fordítva is. Az átjárhatóság tehát átmeneti. A jelmolekula (sejten kívüli vagy belüli jelvivő) az egyik alegységgel társul, távol az ioncsatornától. Ezeken a csatornákon az ionok kizárólag a hártyán kívüli és belüli töménységkülönbségüktől függően közlekednek ki vagy be, és nagyon gyorsan: a másodperc töredéke alatt. Az ábra bal oldalán zárt, jobb oldalán átjárható helyzetben látható egy sejtfali ioncsatorna vázlatosan; az utóbbi a jelmolekula (piros négyzetecske) hatására vált nyitottá. (Az ábrát ML készítette.)

▪ A feszültségváltozásra nyíló ioncsatornákban a csatornafehérjék egyik argininben gazdag (pozitív töltésű) gomolya érzékeli a feszültség megváltozását, és térhelyzeti változásával nyitja a csatornát. Ezek tehát a hártya két oldalán lévő nyugalmi feszültség megváltozásakor nyílnak, a nyugalmi feszültség helyreállításával záródnak.

A csatornákon átmenő ionok: Na+, K+, Ca++, amelyek egyenként, az aminosavakkal másodlagos kötéseket alkotva haladnak át a csatornán. A csatornák egy része fajlagos bizonyos ionokra, mások többfélét is átengednek, és vannak válogatók is, pl. amelyek csak a pozitív ionokat engedik át, a negatívokat nem. Ezt a csatorna középső részének szűkületét alkotó szűrőelemekkel érik el. Pl. a pozitív ionokat átengedő csatornákban a szűkület negatív töltéses oldalláncú aminosavakból áll. A válogatás módja a csatorna mérete is.

Az ioncsatornák az ingerület vezetésében meghatározók a rendkívüli gyorsaságuk miatt. A töltéssel gerjeszthető sejtekben (idegsejtek, szívsejtek, elválasztó mirigysejtek stb.), az idegillesztékekben (synapsis) ezek hozzák létre az áramingerületet. Az emberi sejtekben száznál is többféle ioncsatorna van, sajátos áteresztőképességgel. A legismertebbek a Ca-, Na- és K-ioncsatorna.