Ligandengesteuerte Kanäle
Das Porenprotein hat ein allosterisches Zentrum auf der Außenseite der Membran oder auf der Membraninnenseite, in das sich ein Ligand hineinsetzen kann, also ein kleineres Molekül wie ATP, Glucose, Phosphat, Neurotransmitter, Hormone etc. Dieser Ligand bewirkt dann eine Veränderung des Öffnungszustandes des Kanals - er wirkt also wie ein Signal. Der vorher geöffnete Kanal schließt sich dann, oder umgekehrt wird ein vorher geschlossener Kanal geöffnet.
Anwendungsbeispiel
Bei der synaptischen Übertragung zwischen zwei Nervenzellen gibt die "vordere" Nervenzelle mit ihrer synaptischen Endigung sogenannte Neurotransmitter ab, das sind chemische Verbindungen wie Adrenalin, Serotonin und so weiter. Diese Neurotransmitter diffundieren dann zur "hinteren" Nervenzelle und setzen sich dort in chemisch gesteuerte Natrium- oder Kalium-Kanäle, die sich daraufhin öffnen und Natrion-Ionen einströmen bzw. Kalium-Ionen ausströmen lassen.
Spannungsgesteuerte Kanäle
Das Porenprotein besitzt an entscheidenden Stellen elektrisch geladene Aminosäuren. Wenn sich nun die Membranspannung ändert, so werden diese Aminosäuren entweder elektrisch angezogen oder abgestoßen, je nach Membranspannung. Dies bewirkt eine Konformationsänderung des Kanals, der sich dann öffnet oder schließt.
Anwendungsbeispiel
Wenn an einer Nervenzelle Aktionspotenziale ausgelöst werden, dann öffnen sich als erstes spannungsgesteuerte Natrium-Kanäle am Axon der Nervenzelle. Natrium-Ionen strömen mit dem Konzentrationsgefälle in das Axon ein, so dass dieser Teil der Nervenzelle im Innern immer positiver wird. Hat das Membranpotenzial dann einen bestimmen Wert erreicht, öffnen sich spannungsgesteuerte Kalium-Kanäle, und Kalium-Ionen strömen mit dem Konzentrationsgefälle nach außen, so dass die positive Ladung im Innern des Axons wieder schwächer wird.
Mechanisch gesteuerte Kanäle
Eine dritte Möglichkeit, Porenproteine zu steuern, ist die mechanische Steuerung. Das Porenprotein ist mit bestimmten faserförmigen Proteinen des Zellskeletts verbunden oder mit wimpern- oder cilienartigen Ausstülpungen der Zellmembran, und wenn an den Proteinfasern "gezogen" wird oder wenn sich die Wimpern oder Cilien bewegen, dann öffnen oder schließen sich die Kanäle.
Anwendungsbeispiel
Im Innenohr sitzen viele Sinneszellen mit cilienartigen Ausstülpungen. Wenn nun Schallwellen "ankommen", werden diese Cilien durch den Schalldruck ausgelenkt. Dadurch öffnen sich Natrium-Kanäle in der Membran der Sinneszellen, Natrium-Ionen strömen mit dem Konzentrationsgefälle ein und sorgen für eine elektrische Erregung dieser Zellen.