鈣離子鈣離子的生理作用詳解演示文稿課件

1、鈣離子鈣離子的生理作用詳解演示文稿課件鈣離子鈣離子的生理作用詳解演示文稿課件優(yōu)選鈣離子鈣離子的生理作用優(yōu)選鈣離子鈣離子的生理作用3Calcium in the body機體總鈣99分布在骨骼0.5在牙0.5在軟組織（細胞內(nèi)鈣）0.02在血漿2022年9月14日35Calcium in the body機體總鈣99分布在4Calcium in the blood血液中鈣99%-血漿蛋白質(zhì)結(jié)合鈣（46%)有機酸結(jié)合鈣-復(fù)合鈣離子鈣（48%）1%-血細胞中The ionized form of calcium in the serum is critical to healthy physiolog

2、ic function. 2022年9月14日46Calcium in the blood血液中鈣99%-5Calcium in the cell細胞內(nèi)鈣99.9%-結(jié)合鈣0.1% 游離鈣在胞內(nèi)，濃度0.1 mol/L5存在于細胞膜，細胞漿內(nèi)結(jié)合鈣占0.5，作為第二信使的游離鈣僅占細胞內(nèi)鈣的0.005。細胞內(nèi)鈣50存在于胞核內(nèi)44存在于胞內(nèi)鈣庫（線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)游離鈣濃度也只有0.5 mol/L2022年9月14日57Calcium in the cell細胞內(nèi)鈣99.9%-二、鈣離子的生理作用鈣離子是凝血因子，參與凝血過程參與肌肉（包括骨骼肌、平滑?。┦湛s過程參與神經(jīng)遞質(zhì)釋放是骨骼構(gòu)成

3、的重要物質(zhì)鈣離子參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鈣離子參與細胞凋亡。2022年9月14日6二、鈣離子的生理作用鈣離子是凝血因子，參與凝血過程2022年血液凝固(blood coagulation)概念：血液從流動的溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變成不能流動的凝膠狀態(tài)的過程本質(zhì)：可溶的纖維蛋白原變?yōu)椴蝗艿睦w維蛋白并交織成網(wǎng)，網(wǎng)羅血細胞等成分形成凝血塊。（一）、鈣離子參與凝血過程2022年9月14日7血液凝固(blood coagulation)概念：血液從流血液的凝固是由一系列凝血因子參與的復(fù)雜的蛋白質(zhì)酶解過程凝血因子(coagulation factor)82022年9月14日血液的凝固是由一系列凝血因子參與的復(fù)雜的蛋白質(zhì)酶解過程凝

4、血因內(nèi)源性激活途徑（）外源性激活途徑（）凝血酶原激活物凝血酶原凝血酶纖維蛋白原纖維蛋白血液凝固的過程2022年9月14日9內(nèi)源性激活途徑外源性激活途徑凝血酶原激活物凝血酶原凝血酶纖維內(nèi)源性凝血途徑 當(dāng)血管壁發(fā)生損傷，內(nèi)皮下組織暴露，帶負電荷的內(nèi)皮下膠原纖維與凝血因子接觸，因子即與之結(jié)合，在HK（激肽釋放酶）和PK（前激肽釋放酶）的參與下被活化為a。在不依賴鈣離子條件下，因子a將因子激活為XIa。在鈣離子的存在下，活化的a又激活了因子為IXa。單獨的a激活因子X的效力相當(dāng)?shù)?，它要與a結(jié)合形成1：1的復(fù)合物，又稱為因子X酶復(fù)合物。這一反應(yīng)還必須有Ca2+和PL（血小板磷脂）共同參與 外源性凝血途徑

5、 當(dāng)組織損傷后，釋放該因子，在鈣離子的參與下，它與因子一起形成1：1復(fù)合物。一般認為，單獨的因子或組織因子均無促凝活性。但因子與組織因子結(jié)合會很快被活化的因子激活為a，從而形成a組織因子復(fù)合物，后者比a單獨激活因子增強16000倍。 2022年9月14日10內(nèi)源性凝血途徑 2022年9月10日12凝血酶的生成 即因子a、因子a在鈣離子和磷脂酶（PL）的存在下組成凝血酶原復(fù)合物，即凝血活酶，將凝血酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槟?。纖維蛋白形成 由凝血酶在鈣離子的參與下催化血漿中的纖維蛋白原而形成,細絲縱橫交織構(gòu)成網(wǎng)狀,并將血細胞網(wǎng)絡(luò)其中,使液狀的血液轉(zhuǎn)變成膠凍狀的血凝塊。2022年9月14日11凝血酶的生成20

6、22年9月10日132022年9月14日122022年9月10日14注意：（1）凝血是一個正反饋機制，一旦啟動，必迅速完成全過程。（2）Ca2+在多個環(huán)節(jié)起作用，因此控制Ca2+就能控制血凝。（抗凝劑的制備）（3）血凝過程是流水線，阻斷其中一步，則凝血過程必終止。2022年9月14日13注意：2022年9月10日15 肌肉收縮的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是粗細肌絲各蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特性；橫橋ATP酶分解ATP為之供能；而整個過程觸發(fā)和終止的關(guān)鍵是Ca2+與肌鈣蛋白的結(jié)合和分離，即Ca2+的濃度是高還是低。 鈣對心肌和骨骼肌具有收縮作用，當(dāng)神經(jīng)刺激心肌和骨骼肌時，肌漿網(wǎng)中的鈣就游離到肌漿中，鈣離子與肌鈣蛋白結(jié)合，引

7、起肌肉蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，解除肌鈣蛋白及原肌球蛋白的抑制作用，并激發(fā)其ATP酶活力，從而啟動骨骼肌和心肌的收縮，使心臟保持連續(xù)交替的收縮與舒張，維持心動的節(jié)律，鉀離子則與心肌的舒張有關(guān)，與鈣離子相拮抗。（二）、參與肌肉收縮與舒張過程2022年9月14日14 肌肉收縮的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是粗細肌絲各蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特性；橫橋A2022年9月14日15骨骼肌細微結(jié)構(gòu)2022年9月10日17骨骼肌細微結(jié)構(gòu)16粗肌絲由肌凝蛋白(肌球)組成，其頭部有一膨大部稱為橫橋。1、肌原纖維的組成橫橋的特點能與細肌絲上的結(jié)合位點發(fā)生可逆性結(jié)合。具有ATP酶的作用,與結(jié)合位點結(jié)合后,分解ATP提供橫橋扭動(肌絲滑行)和作功的能量

8、。2022年9月14日18粗肌絲由肌凝蛋白(肌球)組成，其頭部有一膨大部稱為橫橋17肌動蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點，靜息時被原肌凝蛋白掩蓋；原肌凝蛋白：靜息時掩蓋結(jié)合位點；肌鈣蛋白：與Ca2+結(jié)合變構(gòu)后,使原肌凝蛋白位移，暴露出結(jié)合位點。（2）細肌絲(thin filament)肌動蛋白 原肌球蛋白肌鈣蛋白OOOO2022年9月14日19肌動蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點，靜息時被原肌凝蛋白掩蓋18肌節(jié)縮短=肌細胞收縮牽拉細肌絲朝肌節(jié)中央滑行橫橋擺動橫橋與細肌絲結(jié)合位點結(jié)合，分解ATP釋放能量原肌凝蛋白位移，暴露細肌絲上的結(jié)合位點Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合終池內(nèi)的Ca2+進入肌漿2、骨骼肌收縮分子

9、機制-滑行學(xué)說2022年9月14日20肌節(jié)縮短=肌細胞收縮牽拉細肌絲朝肌節(jié)中央滑行橫橋擺動橫橋肌膜AP沿肌膜、T管膜傳播激活L型鈣通道激活JSR鈣釋放通道Ca2+進入胞質(zhì)1234胞質(zhì)中Ca2+ 升高100倍肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合，肌肉收縮激活LSR膜上的Ca2+泵Ca2+回收入肌質(zhì)網(wǎng)肌漿中Ca2+ 降低肌肉舒張 基本過程：激活的L型鈣通道 3、骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)肌膜AP沿肌膜、T管膜傳播激活L型鈣通道激活JSR鈣釋放通道20骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)2022年9月14日22骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)2022年9月10日214、骨骼肌舒張機制興奮-收縮耦聯(lián)后肌膜電位復(fù)極化終池膜對Ca2+通透性肌漿網(wǎng)

10、膜Ca2+泵激活肌漿網(wǎng)膜Ca2+Ca2+與肌鈣蛋白解離原肌凝蛋白復(fù)蓋的橫橋結(jié)合位點骨骼肌舒張2022年9月14日234、骨骼肌舒張機制興奮-收縮耦聯(lián)后肌膜電位復(fù)極化終池膜對22運動神經(jīng)沖動傳至末梢N末梢對Ca2+通透性增加 Ca2+內(nèi)流入N末梢內(nèi)接頭前膜內(nèi)囊泡向前膜移動、融合、破裂ACh釋放入接頭間隙 ACh與終板膜受體結(jié)合受體構(gòu)型改變終板膜對Na+、K+(尤其Na+)的通透性增加產(chǎn)生終板電位(EPP)EPP（終板電位）引起肌膜AP肌膜AP沿橫管膜傳至三聯(lián)管終池膜上的鈣通道開放終池內(nèi)Ca2+進入肌漿Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合 引起肌鈣蛋白的構(gòu)型改變原肌凝蛋白發(fā)生位移暴露出細肌絲上與橫橋結(jié)合位點橫橋

11、與結(jié)合位點結(jié)合激活A(yù)TP酶作用,分解ATP橫橋擺動牽拉細肌絲朝肌節(jié)中央滑行肌節(jié)縮短=肌細胞收縮小結(jié)：骨骼肌收縮全過程1.興奮傳遞 2.興奮-收縮（肌絲滑行）耦聯(lián)2022年9月14日24運動神經(jīng)沖動傳至末梢小結(jié)：骨骼肌收縮全過程1.興奮傳遞（三）、參與神經(jīng)遞質(zhì)的釋放Ca2+內(nèi)流是誘發(fā)乙酰膽堿釋放的必要環(huán)節(jié)。當(dāng)動作電位到達神經(jīng)末梢時，接頭前膜的去極化使電壓門控Ca2+通道開放，大量Ca2+由胞外進入到突觸前末梢內(nèi)，這些Ca2+不僅是一種電荷攜帶者，可抵消神經(jīng)末梢內(nèi)的負電位，而且本身就是一種信使物質(zhì)，可以觸發(fā)囊泡中的乙酰膽堿以胞吐的形式釋放到接頭間隙中。 Ca2+ 在前膜的興奮和乙酰膽堿遞質(zhì)釋放過程

12、中起偶聯(lián)和觸發(fā)作用 。2022年9月14日23（三）、參與神經(jīng)遞質(zhì)的釋放Ca2+內(nèi)流是誘發(fā)乙酰膽堿釋放的必 當(dāng)神經(jīng)沖動傳導(dǎo)到神經(jīng)末梢時，使軸突末梢膜中的鈣離子通道開放，鈣離子內(nèi)流進入突觸小體，引起乙酰膽堿釋放到突觸間隙。乙酰膽堿受體的離子通道允許鈉離子和鉀離子通過。2022年9月14日24 當(dāng)神經(jīng)沖動傳導(dǎo)到神經(jīng)末梢時，使軸突末梢膜中的鈣離神經(jīng)沖動Ca2通道開放，Ca2內(nèi)流囊泡移動、融合、破裂，ACh釋放ACh與N2受體結(jié)合Na、K (尤其是Na)通透性終板膜去極化終板電位（EPP）EPP電緊張性擴布至肌膜動作電位2022年9月14日25神經(jīng)沖動Ca2通道開放，Ca2內(nèi)流囊泡移動、融合、破裂，（

13、四）、骨骼構(gòu)成的重要物質(zhì)血中鈣水平與骨代謝密切相關(guān)。正常時成骨與溶骨過程處于動態(tài)平衡，成骨過程中，鈣沉積于骨，血中水平降低，而溶骨過程中，骨質(zhì)分解，提高血中鈣水平。在多種激素的共同調(diào)節(jié)下，骨不斷更新與重建，并為血中鈣水平穩(wěn)態(tài)提供基本保證。2022年9月14日26（四）、骨骼構(gòu)成的重要物質(zhì)血中鈣水平與骨代謝密切相關(guān)。正常時2022年9月14日27（五）鈣離子與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度低；當(dāng)細胞受到特異性信號刺激后，質(zhì)膜上或肌漿網(wǎng)的鈣通道打開，細胞內(nèi)鈣濃度瞬時升高，引發(fā)細胞變化。2022年9月10日29（五）鈣離子與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 胞10-6M2022年9月14日2810-6M2022年9月1

14、0日302022年9月14日292022年9月10日31無活性PKC有活性PKC底物磷酸化2022年9月14日30無活性PKC有活性PKC底物磷酸化2022年9月10日32CAMP途徑： AC cAMP PKA CREBCGMP途徑：GC cGMP PKG （其它細胞） 下游蛋白DAG/IP3途徑：PLC水解 PIP2IP3 釋放ER中的 Ca2+DAGCaM, Ca2+PKCNa+通道（視覺細胞）激活Ca2+途徑： IP3 釋放ER中的 Ca2+細胞膜上的 Ca2+通道釋放胞外的Ca2+胞漿內(nèi)Ca2+濃度瞬間升高超過10-6MCa2+與CaM結(jié)合形成復(fù)合體活化下游的酶類下游蛋白2022年9月

15、14日31CAMP途徑： AC cAMP PKA2022年9月14日32細胞內(nèi)Ca2+的升高可通過生成活性氧和活性氮離子等下游環(huán)節(jié)而破壞細胞的能量內(nèi)穩(wěn)狀態(tài)而導(dǎo)致細胞死亡。線粒體Ca2+積聚將損害氧化磷酸化作用，并通過電子傳遞鏈促進活性氧離子如超氧化物(02-)、過氧化氫(H202)的生成。高線粒體Ca2+也改變線粒體膜的通透性，抑制ATP的生成和促進壞死。（六）鈣離子與細胞凋亡2022年9月10日34細胞內(nèi)Ca2+的升高可通過生成活性氧2022年9月14日33Ca2+激活的磷酸酶，鈣神經(jīng)蛋白(calcineurin)可誘導(dǎo)細胞凋亡，可導(dǎo)致BAD去磷酸化，引起它轉(zhuǎn)移至線粒體從而促進Bad與BCL

16、-X形成二聚體。在海馬神經(jīng)元中，L-谷氨酸通過NMDA受體誘發(fā)Ca2+內(nèi)流并激活鈣神經(jīng)蛋白，從而觸發(fā)BAD的線粒體定位和細胞凋亡。此外，線粒體選擇性細胞色素c(Cyt c)通透將激活半胱天冬酶，進而促進細胞凋亡。Ca2+還可直接激活一些細胞的酶從啟動細胞毒級聯(lián)反應(yīng)。2022年9月10日35Ca2+激活的磷酸酶，鈣神經(jīng)蛋白(c2022年9月14日342022年9月10日36三、血鈣平衡調(diào)節(jié) 血鈣以離子鈣和結(jié)合鈣兩種形式存在，各占約50%。其中結(jié)合鈣絕大部分是與血漿清蛋白結(jié)合，小部分與檸檬酸、重碳酸鹽等結(jié)合。因為血漿蛋白質(zhì)結(jié)合鈣不能透過毛細血管壁，故稱為不擴散鈣。檸檬酸鈣等鈣化合物以及離子鈣可以透過毛細血管壁，則稱為可擴散鈣 。血漿鈣中只有離子鈣才直接起生理作用。血漿中的不擴散鈣，雖沒有直接的生理效應(yīng)，但它與離子鈣之間處于一種動態(tài)平衡，并受血液pH的影響。 2022年9月14日35三、血鈣平衡調(diào)節(jié) 血鈣以離子鈣和結(jié)合鈣兩種形式存在，各占約51、血鈣濃度的調(diào)節(jié)主要受以下三方面因素的影響 （1）飲食中鈣含量及腸鈣的吸收與排泄功能： 飲食中缺鈣或腸鈣吸收不良，會引起血鈣下降；大量腸鈣吸收會導(dǎo)致血鈣上升。腸鈣對血鈣的影響雖然很