钙在细胞内的生理作用 [复制链接]

Ca离子在细胞内的生理作用

钙是人体内最重要的元素之一，参与一切生命活动过程，维系着细胞的生理功能。钙主要是以离子形式发挥作用，其作用方式类似于激素的第二信使，因此有人称之为“生物学信使”。血浆中的钙离子浓度虽然比细胞内高千倍以上，但比起骨骼和其他组织来说，还会很少的。但它存在于身体各部分，是调节体内钙浓度的重要因素之一。就是这些钙离子，通过平衡细胞内钙离子水平，在细胞中发挥着重要的作用。它维持了神经、肌肉、凝血机制，并在神经机制和激素的释放等生理功能方面发挥着重要作用，与细胞的受精等作用也有着密切关系。

1.Ca离子与突触前神经递质的释放和突触后整合作用

当神经冲动抵达神经末梢时，末梢产生动作电位和离子转移，Ca离子由细胞膜外进入膜内，使一定数量的小泡与突触前膜贴紧，融合起来，然后小泡与突触前膜粘合处出现破裂口，小泡内递质和其他内容物就释放到突触间隙内，在这一过程中钙离子的转移很重要。如果减少细胞外钙离子的浓度，即细胞膜内外的钙离子浓度差下降，则神经递质释放就要受到抑制，而增加细胞外钙离子的浓度差，则递质释放就增加。所以钙离子由膜外进入膜内数量的多少，是直接关系到递质释放量的。钙离子是小泡膜与突触前膜贴紧融合的必要因素。钙离子有两方面作用：一方面是降低轴浆的黏度，有利于小泡移动；另一方面是消除突触前膜内的负电位，便于小泡和突触前膜接触而发生融合。

神经递质释放后，穿过突触间隙，激活突触后受体，这是突触后整合作用的第一步。整合作用的一部分经由亲离子受体的开放产生电位变化直接总和而发生在质膜水平；而另一部分额外的、重要的突触后整合作用通过信号级联发生在细胞内，这些信号级联控制着多种代谢过程和生物合成过程，进而调节长时程神经元反应，如调节突触强度、神经元兴奋性和调控蛋白质合成，Ca离子在所有这些过程中所扮演的至关重要的作用。和控制膜通道的许多依赖Ca离子的信号、长时程突触可塑性及基因表达都被详细描述过。ER在信息的突触后处理过程中有特殊的作用，因为ER是个通用的、发信号的细胞器，能够把新产生的信号和正在进行的细胞进程进行整合，如将蛋白质合成及翻译后修饰和多种分子的细胞内转运进行整合。依赖于内膜Ca离子的兴奋性，ER密切参与在高度极化的神经细胞的末梢远端突触后部位产生的信号传递。这个ER参与的信号传播对突触活性与基因表达之间的藕联尤为重要。

2.Ca离子与血液凝固

凝血开始到形成凝血酶之前为止，是由内源性和外源性两个系统组成。内源性凝血机制，为血液的单独过程。血液与异物表面接触时，所谓接触因子的第ＸＩＩ因子和第ＸＩ因子就被激活，当第VI因子被激活后，它再使无活性的第IX因子活化。另一方面，血小板也在异物表面上粘着、凝集，并引起血小板变性释放血小板第ＩＩＩ因子。紧接着血浆中第Ⅷ因子和Ca离子与这些有活性的第ＸI因子和血小板第ＩＩＩ因子发生反应，把无活性的第Ｘ因子激活。　凝血酶的形成：凝血酶原转变为凝血酶的过程。凝血第一步中被激活的第Ｘ因子和第Ｖ因子以及钙离子作用于凝血酶原使凝血酶原分子中的精氨酸－异亮氨酸的键发生断裂而形成凝血酶。纤维蛋白形成：凝血酶的作用下，纤维蛋白原转变成纤维蛋白凝块的过程。由于凝血酶的作用，纤维蛋白原分子中α键和β键的精氨酸－甘氨酸键被断裂，并释放纤维蛋白肽Ａ和Ｂ，生成纤维蛋白单体。纤维蛋白单体聚合成为纤维蛋白多聚体，受凝血酶和钙离子的作用而活化的第Ⅷ因子再与钙离子共同的使纤维蛋白分子中的谷氨酰胺和赖氨酸间产生恒健，而形成强固的纤维蛋白块。此外，在凝血第三步中，血液发生凝固而形成血饼，但随着时间的经过，由于血小板的血栓收缩蛋白的作用，可引起血饼收缩。

3.Ca离子与心脏跳动机制：带正电的钙离子，让细胞内外发生电位差。带正电的钙离子，穿过细胞膜，进入心肌细胞，因为细胞内外的浓度相差较大，形成较大电位差，产生了刺激细胞膜收缩的生理效应，心肌细胞收缩，又将钙离子给泵出了细胞膜外，形成反向的电位差，心肌细胞膜在这种反向电位差的作用下，开始舒张，舒张后，细胞膜的通透性增强，钙离子再次穿过细胞膜进入心肌细胞，再次引起细胞收缩。如此往复，心脏就有节律的跳动起来。4.Ca离子与调节酶的活性机制：细胞内的钙调节蛋白与钙离子结合，形成的一种复合物，可激活体内多种酶的活性。如果皮肤被割伤了，流血了，钙离子立刻发出信号，逐级激活凝血酶，启动凝血机制，以止血。食物中的营养要靠酶的分解，才能被人体吸收，而蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、ATP等多种酶和激素，要靠钙离子的作用，才会充满活性。5.Ca离子与调控生殖细胞的成熟和受精机制：精子ＤＮＡ的最前端，是一个由钙组成的顶体，精子携带的ＤＮＡ的最前端是一个由钙组成的顶体，正是这个钙顶体使精子在到达卵细胞边缘时，破坏和穿透卵细胞的内层膜，受精的一瞬间就这样发生了。同时，由钙组成的波状物环绕着卵细胞，这被称为钙振荡。钙振荡起到了激活卵子的作用，使卵子获得受精能力，一个生命的孕育从此开始了。因此，钙若不充足，直接影响人的精子的活力，导致不育。6.Ca离子与红细胞膜上的钙泵红细胞膜上的钙泵含有一个调节蛋白亚基，当细胞液中Ｃａ离子浓度升高时，钙调节蛋白质的4个钙离子结合位点与Ｃａ离子结合，产生变构效应，激活钙离子ATP酶，使钙离子排到细胞外。钙泵的作用，是维持细胞内钙离子浓度，使之处于较低水平。