钙离子钙离子的生理作用介绍

1、钙离子钙离子的生理作用介绍钙离子钙离子的生理作用介绍第1页分布：（99%）骨骼、牙齿、指甲、头发。血钙（1%）：血液、细胞、细胞外液、软组织中。1%血钙在生命中主要生理功效：参加心脏收缩与舒张，调整心律；参加神经冲动传导；参加肌肉收缩与舒张；参加血液凝固；激活酶活性；维持细胞黏着及细胞完整性与通透性；控制纤毛运动；调整机体免疫平衡；（增强免疫功效）钙在人体中分布、作用2022年9月4日2一、概述血钙起源：经过肠道吸收进入血液从骨骼中摄取！钙离子钙离子的生理作用介绍第2页3Calcium in the body机体总钙99分布在骨骼0.5在牙0.5在软组织（细胞内钙）0.02在血浆2022年9月

2、4日3钙离子钙离子的生理作用介绍第3页4Calcium in the blood血液中钙99%-血浆蛋白质结合钙（46%)有机酸结合钙-复合钙离子钙（48%）1%-血细胞中The ionized form of calcium in the serum is critical to healthy physiologic function. 2022年9月4日4钙离子钙离子的生理作用介绍第4页5Calcium in the cell细胞内钙99.9%-结合钙0.1% 游离钙在胞内，浓度0.1 mol/L5存在于细胞膜，细胞浆内结合钙占0.5，作为第二信使游离钙仅占细胞内钙0.005。细胞内钙5

3、0存在于胞核内44存在于胞内钙库（线粒体和内质网）内质网游离钙浓度也只有0.5 mol/L2022年9月4日5钙离子钙离子的生理作用介绍第5页二、钙离子生理作用钙离子是凝血因子，参加凝血过程参加肌肉（包含骨骼肌、平滑肌）收缩过程参加神经递质释放是骨骼组成主要物质钙离子参加信号转导钙离子参加细胞凋亡。2022年9月4日6钙离子钙离子的生理作用介绍第6页血液凝固(blood coagulation)概念：血液从流动溶胶状态转变成不能流动凝胶状态过程本质：可溶纤维蛋白原变为不溶纤维蛋白并交织成网，网罗血细胞等成份形成凝血块。（一）、钙离子参加凝血过程2022年9月4日7钙离子钙离子的生理作用介绍第7

4、页血液凝固是由一系列凝血因子参加复杂蛋白质酶解过程凝血因子(coagulation factor)82022年9月4日钙离子钙离子的生理作用介绍第8页内源性激活路径（）外源性激活路径（）凝血酶原激活物凝血酶原凝血酶纤维蛋白原纤维蛋白血液凝固过程2022年9月4日9钙离子钙离子的生理作用介绍第9页内源性凝血路径 当血管壁发生损伤，内皮下组织暴露，带负电荷内皮下胶原纤维与凝血因子接触，因子即与之结合，在HK（激肽释放酶）和PK（前激肽释放酶）参加下被活化为a。在不依赖钙离子条件下，因子a将因子激活为XIa。在钙离子存在下，活化a又激活了因子为IXa。单独a激活因子X效力相当低，它要与a结合形成1：

5、1复合物，又称为因子X酶复合物。这一反应还必须有Ca2+和PL（血小板磷脂）共同参加 外源性凝血路径 当组织损伤后，释放该因子，在钙离子参加下，它与因子一起形成1：1复合物。普通认为，单独因子或组织因子均无促凝活性。但因子与组织因子结合会很快被活化因子激活为a，从而形成a组织因子复合物，后者比a单独激活因子增强16000倍。 2022年9月4日10钙离子钙离子的生理作用介绍第10页凝血酶生成 即因子a、因子a在钙离子和磷脂酶（PL）存在下组成凝血酶原复合物，即凝血活酶，将凝血酶原转变为凝血酶。纤维蛋白形成 由凝血酶在钙离子参加下催化血浆中纤维蛋白原而形成,细丝纵横交织组成网状,并将血细胞网络其

6、中,使液状血液转变成胶冻状血凝块。2022年9月4日11钙离子钙离子的生理作用介绍第11页2022年9月4日12钙离子钙离子的生理作用介绍第12页注意：（1）凝血是一个正反馈机制，一旦开启，必快速完成全过程。（2）Ca2+在多个步骤起作用，所以控制Ca2+就能控制血凝。（抗凝剂制备）（3）血凝过程是流水线，阻断其中一步，则凝血过程必终止。2022年9月4日13钙离子钙离子的生理作用介绍第13页 肌肉收缩结构基础是粗细肌丝各蛋白质结构和特征；横桥ATP酶分解ATP为之供能；而整个过程触发和终止关键是Ca2+与肌钙蛋白结合和分离，即Ca2+浓度是高还是低。 钙对心肌和骨骼肌含有收缩作用，当神经刺激

7、心肌和骨骼肌时，肌浆网中钙就游离到肌浆中，钙离子与肌钙蛋白结合，引发肌肉蛋白质构象发生改变，解除肌钙蛋白及原肌球蛋白抑制作用，并激发其ATP酶活力，从而开启骨骼肌和心肌收缩，使心脏保持连续交替收缩与舒张，维持心动节律，钾离子则与心肌舒张相关，与钙离子相拮抗。（二）、参加肌肉收缩与舒张过程2022年9月4日14钙离子钙离子的生理作用介绍第14页2022年9月4日15骨骼肌细微结构钙离子钙离子的生理作用介绍第15页16粗肌丝由肌凝蛋白(肌球)组成，其头部有一膨大部称为横桥。1、肌原纤维组成横桥特点能与细肌丝上结合位点发生可逆性结合。含有ATP酶作用,与结合位点结合后,分解ATP提供横桥扭动(肌丝滑

8、行)和作功能量。2022年9月4日钙离子钙离子的生理作用介绍第16页17肌动蛋白：表面有与横桥结合位点，静息时被原肌凝蛋白掩盖；原肌凝蛋白：静息时掩盖结合位点；肌钙蛋白：与Ca2+结合变构后,使原肌凝蛋白位移，暴露出结合位点。（2）细肌丝(thin filament)肌动蛋白 原肌球蛋白肌钙蛋白OOOO2022年9月4日钙离子钙离子的生理作用介绍第17页18肌节缩短=肌细胞收缩牵拉细肌丝朝肌节中央滑行横桥摆动横桥与细肌丝结合位点结合，分解ATP释放能量原肌凝蛋白位移，暴露细肌丝上结合位点Ca2+与肌钙蛋白结合终池内Ca2+进入肌浆2、骨骼肌收缩分子机制-滑行学说2022年9月4日钙离子钙离子的

9、生理作用介绍第18页肌膜AP沿肌膜、T管膜传输激活L型钙通道激活JSR钙释放通道Ca2+进入胞质1234胞质中Ca2+ 升高100倍肌钙蛋白与Ca2+结合，肌肉收缩激活LSR膜上Ca2+泵Ca2+回收入肌质网肌浆中Ca2+ 降低肌肉舒张 基础过程：激活L型钙通道 3、骨骼肌兴奋-收缩耦联钙离子钙离子的生理作用介绍第19页20骨骼肌兴奋-收缩耦联2022年9月4日钙离子钙离子的生理作用介绍第20页214、骨骼肌舒张机制兴奋-收缩耦联后肌膜电位复极化终池膜对Ca2+通透性肌浆网膜Ca2+泵激活肌浆网膜Ca2+Ca2+与肌钙蛋白解离原肌凝蛋白复盖横桥结合位点骨骼肌舒张2022年9月4日钙离子钙离子的

10、生理作用介绍第21页22运动神经冲动传至末梢N末梢对Ca2+通透性增加 Ca2+内流入N末梢内接头前膜内囊泡向前膜移动、融合、破裂ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合受体构型改变终板膜对Na+、K+(尤其Na+)通透性增加产生终板电位(EPP)EPP（终板电位）引发肌膜AP肌膜AP沿横管膜传至三联管终池膜上钙通道开放终池内Ca2+进入肌浆Ca2+与肌钙蛋白结合 引发肌钙蛋白构型改变原肌凝蛋白发生位移暴露出细肌丝上与横桥结合位点横桥与结合位点结合激活ATP酶作用,分解ATP横桥摆动牵拉细肌丝朝肌节中央滑行肌节缩短=肌细胞收缩小结：骨骼肌收缩全过程1.兴奋传递 2.兴奋-收缩（肌丝滑行）耦

11、联2022年9月4日钙离子钙离子的生理作用介绍第22页（三）、参加神经递质释放Ca2+内流是诱发乙酰胆碱释放必要步骤。当动作电位抵达神经末梢时，接头前膜去极化使电压门控Ca2+通道开放，大量Ca2+由胞外进入到突触前末梢内，这些Ca2+不但是一个电荷携带者，可抵消神经末梢内负电位，而且本身就是一个信使物质，能够触发囊泡中乙酰胆碱以胞吐形式释放到接头间隙中。 Ca2+ 在前膜兴奋和乙酰胆碱递质释放过程中起偶联和触发作用 。2022年9月4日23钙离子钙离子的生理作用介绍第23页 当神经冲动传导到神经末梢时，使轴突末梢膜中钙离子通道开放，钙离子内流进入突触小体，引发乙酰胆碱释放到突触间隙。乙酰胆碱

12、受体离子通道允许钠离子和钾离子经过。2022年9月4日24钙离子钙离子的生理作用介绍第24页神经冲动Ca2通道开放，Ca2内流囊泡移动、融合、破裂，ACh释放ACh与N2受体结合Na、K (尤其是Na)通透性终板膜去极化终板电位（EPP）EPP电担心性扩布至肌膜动作电位2022年9月4日25钙离子钙离子的生理作用介绍第25页（四）、骨骼组成主要物质血中钙水平与骨代谢亲密相关。正常时成骨与溶骨过程处于动态平衡，成骨过程中，钙沉积于骨，血中水平降低，而溶骨过程中，骨质分解，提升血中钙水平。在各种激素共同调整下，骨不停更新与重建，并为血中钙水平稳态提供基础确保。2022年9月4日26钙离子钙离子的生

13、理作用介绍第26页2022年9月4日27（五）钙离子与细胞信号转导 胞质内钙离子浓度低；当细胞受到特异性信号刺激后，质膜上或肌浆网钙通道打开，细胞内钙浓度瞬时升高，引发细胞改变。钙离子钙离子的生理作用介绍第27页10-6M2022年9月4日28钙离子钙离子的生理作用介绍第28页2022年9月4日29钙离子钙离子的生理作用介绍第29页无活性PKC有活性PKC底物磷酸化2022年9月4日30钙离子钙离子的生理作用介绍第30页CAMP路径： AC cAMP PKA CREBCGMP路径：GC cGMP PKG （其它细胞） 下游蛋白DAG/IP3路径：PLC水解 PIP2IP3 释放ER中 Ca2+

14、DAGCaM, Ca2+PKCNa+通道（视觉细胞）激活Ca2+路径： IP3 释放ER中 Ca2+细胞膜上 Ca2+通道释放胞外Ca2+胞浆内Ca2+浓度瞬间升高超出10-6MCa2+与CaM结合形成复合体活化下游酶类下游蛋白2022年9月4日31钙离子钙离子的生理作用介绍第31页2022年9月4日32细胞内Ca2+升高可经过生成活性氧和活性氮离子等下游步骤而破坏细胞能量内稳状态而造成细胞死亡。线粒体Ca2+积聚将损害氧化磷酸化作用，并经过电子传递链促进活性氧离子如超氧化物(02-)、过氧化氢(H202)生成。高线粒体Ca2+也改变线粒体膜通透性，抑制ATP生成和促进坏死。（六）钙离子与细胞

15、凋亡钙离子钙离子的生理作用介绍第32页2022年9月4日33Ca2+激活磷酸酶，钙神经蛋白(calcineurin)可诱导细胞凋亡，可造成BAD去磷酸化，引发它转移至线粒体从而促进Bad与BCL-X形成二聚体。在海马神经元中，L-谷氨酸经过NMDA受体诱发Ca2+内流并激活钙神经蛋白，从而触发BAD线粒体定位和细胞凋亡。另外，线粒体选择性细胞色素c(Cyt c)通透将激活半胱天冬酶，进而促进细胞凋亡。Ca2+还可直接激活一些细胞酶从开启细胞毒级联反应。钙离子钙离子的生理作用介绍第33页2022年9月4日34钙离子钙离子的生理作用介绍第34页三、血钙平衡调整 血钙以离子钙和结合钙两种形式存在，各

16、占约50%。其中结合钙绝大个别是与血浆清蛋白结合，小个别与柠檬酸、重碳酸盐等结合。因为血浆蛋白质结合钙不能透过毛细血管壁，故称为不扩散钙。柠檬酸钙等钙化合物以及离子钙能够透过毛细血管壁，则称为可扩散钙 。血浆钙中只有离子钙才直接起生理作用。血浆中不扩散钙，虽没有直接生理效应，但它与离子钙之间处于一个动态平衡，并受血液pH影响。 2022年9月4日35钙离子钙离子的生理作用介绍第35页1、血钙浓度调整主要受以下三方面原因影响 （1）饮食中钙含量及肠钙吸收与排泄功效： 饮食中缺钙或肠钙吸收不良，会引发血钙下降；大量肠钙吸收会造成血钙上升。肠钙对血钙影响即使很温和且肠道有“自稳系统”，但若长久饮食钙

17、量不足，依然要动用“骨库”中钙。（2）肾脏在血钙浓度调整中起主要作用： 当胃肠道吸收大量钙时，血钙浓度可暂时升高。血钙浓度增高，尿钙排泄也增加；反之亦然，二者呈正相关，以保持血钙浓度相对稳定。（3）骨钙是血钙浓度调整“大后方”： 一餐富钙饮食可供12小时内维持血钙平衡无须动用骨钙；但当饮食中含钙量不足时，为了保持血钙浓度相对稳定骨钙就会“奋不顾身”地进入血液，以调整血钙平衡 。2022年9月4日36钙离子钙离子的生理作用介绍第36页骨钙和血钙调控激素共同完成：甲状旁腺激素（破骨使骨钙外流）降钙素（促进成骨，使血钙降低）维生素D3（促进肠道吸收钙质）它们相互配合，使血钙稳定在昼夜改变不超出3%水

18、平上。2、怎样维持血钙稳定2022年9月4日37钙离子钙离子的生理作用介绍第37页概念：为了维持血钙平衡，在甲状旁腺作用下骨钙溶解，进入血液过程。危害：即使填补血钙不足，但骨钙释放，势必造成骨质疏松，形成硬组织软化。骨组织中释放钙带有骨组织成份，如胆固醇等。当其沉淀在血管壁、软组织及细胞中可引发血管硬化、软组织硬化。引发各类心脑血管疾病、动脉硬化、高血压、糖尿病、结石症等。3、钙迁徙骨 钙 血液 细胞 软组织血 钙 99% 1% 甲状旁腺破骨素 甲状腺降钙素 甲状旁腺分泌破骨素破骨造成血钙升高。血钙升高，甲状腺分泌降钙素，使血钙沉积在骨骼关节部位，形成骨质增生。钙离子钙离子的生理作用介绍第38页高血钙症影响诸系统：中枢神经系统：记忆力减退、情绪不稳定、个性改变、抑郁、嗜睡、可误诊为神经官能症。神经肌肉方面：倦怠、四肢肌无力、肌肉萎缩。可误诊为原发性神经肌肉方面疾病。消化系统：出现食欲减退、腹胀、消化不良、便秘、恶心、呕吐