Kanały jonowe są to wielocząsteczkowe białka wbudowane w błonę komórkową, których zadaniem jest kontrola przepływu, z lub do komórki, jonów zgodnie z gradientem stężeń i potencjałów w komórce. Kanały jonowe są bardzo wydajne - otwarcie tzw. pory wodnej (czyli hydrofilowego kanału wewnątrz białka) pozwala na przepływ do 10 milionów jonów na sekundę, dlatego do prawidłowego funkcjonowania komórki wystarczy kilka tysięcy kanałów danego typu. Kanały są bardzo selektywne i przepuszczają tylko jony danego typu. Mówimy wtedy o kanałach kationowych lub anionowych, a nawet o kanałach przepuszczalnych dla danego jonu pierwiastka np. dla jonów sodowych, wapniowych czy potasowych. Określenie kanał sodowy oznacza jedynie to, że kanał ten najlepiej przepuszcza jony sodu. Oprócz tych jonów, choć znacznie gorzej, mogą przez ten kanał przechodzić także inne kationy. Ponieważ kanał jonowy może być zamknięty lub otwarty istnieje czynnik, który powoduję otwarcie, inaczej aktywację kanału jonowego. W zależności od rodzaju czynnika aktywującego, kanały jonowe dzielimy na trzy grupy:
- kanały napięciowo-zależne, gdzie czynnikiem otwarcia kanału jest zmiana potencjału błonowego (najczęściej jest to depolaryzacja);
- kanały aktywowane przez ligandy, gdzie wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe czynniki chemiczne (takie jak przekaźniki nerwowe, ATP, GTP, cykliczne nukleotydy jak cAMP, czy jony wapnia) powodują aktywację kanału;
- kanały aktywowane naprężeniem mechanicznym, chodzi tu mechaniczne naprężenie błony pojawiające się w wyniku siły zewnętrznej.
Aktywacja kanałów w komórce morze zachodzić pod wpływem jednego z czynników, lub ich dowolnej kombinacji. Działanie kanałów może zostać zablokowane przez substancje chemiczne zwane blokerami, które wiążą się z kanałem jonowym blokując przepływ jonów. Każdy typ kanału posiada specyficzny dla siebie bloker i tak np.: kanał potasowy blokuje tetraetyloamina (TEA), kanał sodowy - tetrodotoksyna (TTX).
Większość kanałów jonowych zbudowana jest z podjednostek, które składają się z sześciu hydrofobowych regionów transbłonowych. Podjednostki ułożone są w taki sposób, aby utworzyć centralny kanał - tzw. porę wodną.