Jonkanaler finns inom cellmembranen i alla biologiska celler. Kanalerna bildas av proteiner som skapar porer i plasmamembranet. Porerna tillåter joner som inte kan passera direkt genom cellmembranet att resa in och ut ur celler. De flesta kanaler består av mer än ett protein, och är faktiskt komplex av proteiner som finns i membranet.
En typ av atom, joner är differentierade genom att ha ett ojämnt antal elektroner och protoner. Jonen har antingen negativ eller positiv laddning beroende på om det finns fler elektroner respektive protoner. Fosofolipiddubbelskiktet som utgör ett cellmembran har sin egen laddning och fungerar faktiskt som en barriär för joner som fritt kan passera genom det. Detta är anledningen till att jonkanaler är nödvändiga i cellmembran.
Jonkanaler fungerar som elektriska isolatorer och ger en väg för joner att passera antingen in i eller ut ur en cell. Varje jonkanal fungerar som en katalysator i processen som flyttar jonen från ena sidan av cellmembranet till den andra. Kanalen kan vara antingen öppen eller stängd, där övergången mellan de två tillstånden sker när en jon binder till rätt plats på jonkanalen.
Förändringen mellan det öppna och stängda tillståndet för en jonkanal kallas grindning. Yttre faktorer spelar roll för om porten är öppen eller stängd. Det finns olika grupper av jonkanaler och de kan grupperas efter vilka fysiska och kemiska yttre faktorer som spelar roll för att öppna och stänga porten.
Vissa jonkanaler är ”ligand-gated” och dessa öppnas och stängs när en ligand, eller en kemisk budbärare som en neurotransmittor, binder till en receptor på kanalen. Spänningsstyrda jonkanaler öppnas eller stängs när det finns förändringar i den elektriska potentialskillnaden – eller spänningen – som omger kanalen. Denna typ finns oftast i nerv- och muskelceller. Second messenger-styrda jonkanaler har sin aktivitet modulerad av en grupp proteiner som kallas G-proteiner. Mekanokänsliga kanaler stimuleras av yttre mekaniska stimuli, som beröring och förändringar i osmotiskt tryck.
Förutom att aktiveras av externa modulatorer kan jonkanaler också vara selektiva för vilka joner som passerar genom kanalen. Formen, storleken och laddningen av en jon kan påverka om en kanal öppnas eller stängs och tillåter rörelse över cellmembranet. Vanliga exempel på jonspecifika kanaler inkluderar kaliumkanaler, kloridkanaler, natriumkanaler och kalciumkanaler.