حتى الوقت الحاضر تم تشخيص أكثر من 100 نوع من القنوات الأيونية. وتقوم بفعاليات مختلفة حسب نوعها؛ مثل الاستثارة الكهربائية والإشارة الكهربائية وتغيير الجهد الكهربائي للغشاء والحركات الميكانيكية وغيرها. القنوات الأيونية هي بروتينات تحتضن فضاءً (قناة) خاليًا ضيقًا محبًّا للماء (Hydrophilic) بما يسمح بمرور الأيون اللاعضوي، وتنتهي بفتحتين كارهتين للماء (Hydrophobic) تربط سائل الخلية (Cytosol) مع خارج الخلية ويمكن أن تُغلَق وتُفتَح بآليات مختلفة هذه القنوات ذات خصوصية عالية جدا؛ فهي تتخصص بنوع واحدٍ من الأيونات، كما أنها عالية الكفاءة؛ حيث تقوم بنقل مليون أيون في الثانية، وهي بذلك أسرع 1000 مرة من النقل بواسطة البروتينات الناقلة (Permeases). نقل الأيونات بواسطة القنوات الأيونية يتم حسب تدرجها الكيمو إلكتروني وينظم من خلال فتح وغلق القناة القنوات الأيونية تختص بنقل الأيونات اللاعضوية خاصة Na⁺ وK⁺ و Ca⁺⁺ وAlberts et al., 2002) Cl^–).

انتخابية القنوات الأيونية تنشأ من خلال ضيق قُطر القناة، بما يسمح بمرور الأيون المختصة بنقله دون غيره؛ فالأيون المار سيحتك بالجدران الداخلية للقناة، وبذلك سيتمكن الأيون ذو القطر والشحنة المناسبين من العبور من المعلوم أن الجزيئات المستقطبة أو المشحونة والأيونات ومنها الأيونات اللاعضوية ترتبط بأواصر هيدروجينية مع جزيئات الماء، مما يضيف إلى حجمها حجم جزيئات الماء المرتبط. ولكي يتم عبور الأيون من خلال القناة الضيقة، ينبغي عليه قبل أن يدخل أن يتخلص من جزيئات الماء المرتبطة به، وبذلك يدخل بطابور فردي.

فتح القنوات الأيونية يتم بمؤثرات مختلفة مثل الاختلاف في الجهد الكهربائي عبر الغشاء. مثل هذه القنوات الأيونية تُسمَّى قنوات ذات البوابات الفولتية Voltage gated) channels)؛ أو التأثير الميكانيكي حيث تُسمَّى القنوات ذات البوابات الميكانيكية (Mechanically gated channels)؛ أو من خلال الارتباط بلجين (Ligand) معين، وهذه القنوات تُسمَّى القنوات ذات البوابات اللجينية Ligand-gated channels)). وهذه المجموعة الأخيرة تميز حسب مصدر ونوع اللجين، فإذا كان اللجين من مصدر خارج الخلية خصوصا النواقل العصبية (Neurotransmitters) تُسمى القنوات ذات بوابات النواقل (Transmitter gated channels)؛ أو اللجين ذو مصدر من داخل الخلية؛ كأن يكون أيونا فتكون القناة أيونية البوابة longated channels))؛ أو يكون نكليوتيدا فتُسمى القناة نكليوتيدية البوابة (Nucleotide-gated channels). إضافةً إلى ذلك يمكن أن ينظم فتح القنوات عن طريق فسفرة أو ازالة فسفرة البروتين (2002 ,.(Alberts et al .

من المعروف أن العديد من التأثيرات الكمومية غير العابرة تحصل نتيجة تعاقب حركيات التماسك الكمومي المستحثَّة للتأثير وفك التماسك الكمومي اللاغية للتأثير؛ ففي فعاليات نقل الطاقة في التركيب الضوئي، أشير إلى أن كفاءة نقل الطاقة تزداد بوجود الضوضاء اللاغية للطور، والناشئة عن أنماط تردُّدات بيئية مقارنة بحالة التماسك الكمومي وحدها. كما وضح أن عملية النقل للمنظومة تكون مثالية عندما لا تكون في حالة فك التماسك التامة؛ أي عندما لا تكون تقليديةً تمامًا ولا متماسكةً تمامًا. هذه الملاحظة لم تقتصر على التركيب الضوئي فقط، وإنما في غيرها أيضًا  (2010Vaziri & Plenio).

شكل 8-1: رسم تخطيطي لقناة البوتاسيوم KcsA يُظهر معقد البروتين KcsA بوحداته الأربع المخترقة للغشاء (يسار) والانتخابية بواسطة أربعة مواقع اصطياد مؤلفة من ذرات أوكسجين الكاربونيل، والتي يمكن أن تصطاد أيونات البوتاسيوم أو جزيئات الماء. محورة عن (Vaziri & Plenio, 2010).

مع أن التركيب الجزيئي للكثير من القنوات الأيونية صار معروفًا باستخدام تقنيات متطورة، بما فيها التصوير البلوري بالأشعة السينية والمحاكات، فإن آليات عملها في الواقع وعلى المستوى تحت الذري لا يزال غير محسوم. من بين القنوات الأيونية التي تمت دراستها جيدًا قنوات البوتاسيوم الأيونية. تضم هذه القنوات مجموعة تختلف في آليات فتحها، إلا أنَّ تتابع الأحماض الأمينية في المرشّح الذي يتحكّم بانتخابية القنوات، محفوظ في جميع أنواع هذه القنوات قناة البوتاسيوم الأيونية KcsA التي يبلغ قطرها 0.3 nm وطولها 12 nm تنقل عند فتحها 10⁸ أيون في الثانية وانتخابيتها عالية أيضًا حيث تنقل 10⁴ أيون بوتاسيوم مقابل أيون صوديوم واحد تتألف قناة البوتاسيوم الأيونية KcsA من أربع سلاسل من الأحماض الأمينية كلٌّ منها من أحد البروتينات التي تشكل معقد البروتين الذي يكون القناة وكل سلسلة تتألف من خمسة أحماض أمينية، يبرز من كلٌّ منها ذرة أوكسجين لمجموعة الكاربونيل نحو تجويف القناة (شكل 8-1). وعليه ينبغي لأيون البوتاسيوم التخلُّص من جزيئات الماء الثمانية التي ترتبط به وتُغلّفه؛ كي يمكنه العبور بطابور فردي يتبادل مع طابور جزيئات الماء (Vaziri 2010,Plenio). وتتعرض الأيونات إلى تآثر قوى الجذب مع ذرات القناة وقوى التنافر ما بين الأيونات (قوى كولومب) Brooks, 2007)& ; Bostick2001 Summhammer et al., 2018; Kuyuake et al.,

وحسب (2010) Vaziri & Plenio فإن التفسيرات التقليدية للانتخابية العالية لهذه القنوات الأيونية غير كافية؛ ما يتطلَّب البحث في الآليات الكمومية لتفسيرها. وبين الباحثان أن النتائج تُظهر بأن المنظومات التي تخضع بعض مؤشّراتها لحركيات التماسك الكمومي، ستكتسب رنينا في كفاءة نقلها ومثل هذا الرنين يُفتقد في معادلات النماذج التقليدية الخالصة أو في النظم الكمومية المتعرِّضة لفك التماسك القوي؛ فوجود التيارات في القنوات الأيونية المسيرة دوريا، يوفّر البديل ويؤكّد وجود التماسك الكمومي. ونتيجة لذلك وبوجود التماسك الكمومي تكون الحركيات أكثر حساسية بكثير للتغيرات البسيطة في مؤشّرات المنظومة ككتلة الأيون وقُطره. بينما لا يُتوقع أن تؤدي الفروقات البسيطة في قطر أيونات البوتاسيوم والصوديوم مثلا، إلى تغيُّرات مهمة في عملية نقل الأيونات في النظم التقليدية الخالصة. أما الباحثون (2012 ,.Summhammer et al فدرسوا تركيب وعمل قناة البوتاسيوم الأيونية KcsA في البكتيريا شكل (8-2) وبيَّنوا أن اهتزاز الأيونات العابرة خلال القناة تفقد جزءًا من طاقتها إلى بعض مكوّنات البروتين بشكل رنين حيث يفقد الطاقة بدوره إلى البيئة، وبذلك يعمل بروتين القناة كوسيلة تبريد للأيونات، ويُحافظ على تماسكها الكمومي في درجة الحرارة الفسلجية. كما أن هذه الخاصية تُسهم في خصوصية القناة؛ حيث إن مرور أيون صوديوم مثلا في قناة البوتاسيوم لا يُحدث الرنين المناسب؛ وبالتالي لا تعمل القناة إلا مع أيونات البوتاسيوم.

وبين (2011) ,.Ganim et al بأن التأثيرات الكمومية في انتخابية المرشح يمكن أن تكون سبب الكفاءة العالية في عمل القنوات الأيونية.

ويؤكد (2015) ,Salari et al على المرشح الانتخابي لقناة البوتاسيوم الأيونية باعتباره جزءًا نانويًّا، ويلعب دورًا مفتاحيًّا في عمل القناة الأيونية. ويضيف بأن نتائجهم عن حالات التراكب الكمومي لأيونات البوتاسيوم تدل على أن أزمان فك التماسك الكمومي تقدر بالبيكوثانية وهي مناسبة لحصول حالات التراكب الكمومي للأيونات في مرشح القناة واستنتج Summhammer et al., (2020) ان السلوك الكمومي الانتقالي القصير الزمن للأيونات العابرة لقناة البوتاسيوم الايونية يمكن ان يوافق معادلات النقل السريع والانتخابات الايونية لبروتينات مرشح القناة.