鈣離子鈣離子的生理作用課件

鈣離子的生理作用

及血鈣濃度的調(diào)節(jié)2022年11月27日1分布：（99%）骨骼、牙齒、指甲、頭發(fā)。血鈣（1%）：血液、細(xì)胞、細(xì)胞外液、軟組織中。1%血鈣在生命中的重要生理功能：

參與心臟的收縮與舒張，調(diào)節(jié)心律；

參與神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)；

參與肌肉的收縮與舒張；

參與血液凝固；

激活酶的活性；

維持細(xì)胞的黏著及細(xì)胞的完整性與通透性；

控制纖毛運(yùn)動；

調(diào)整機(jī)體免疫平衡；（增強(qiáng)免疫功能）鈣在人體中的分布、作用2022年11月27日2一、概述血鈣的來源：①通過腸道吸收進(jìn)入血液②從骨骼中攝??！3Calciuminthebody機(jī)體總鈣99％分布在骨骼0.5％在牙0.5％在軟組織（細(xì)胞內(nèi)鈣）0.02％在血漿2022年11月27日35Calciuminthecell細(xì)胞內(nèi)鈣99.9%----結(jié)合鈣0.1%游離鈣在胞內(nèi)，濃度0.1mol/L5％存在于細(xì)胞膜，細(xì)胞漿內(nèi)結(jié)合鈣占0.5％，作為第二信使的游離鈣僅占細(xì)胞內(nèi)鈣的0.005％。細(xì)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0.5mol/L2022年11月27日5二、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)成的重要物質(zhì)鈣離子參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)鈣離子參與細(xì)胞凋亡。。。。。。2022年11月27日6血液凝固(bloodcoagulation)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(xì)胞等成分形成凝血塊。（一）、鈣離子參與凝血過程2022年11月27日7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(coagulationfactor)82022年11月27日內(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(fù)電荷的內(nèi)皮下膠原纖維與凝血因子接觸，因子Ⅻ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Ⅻa。在不依賴鈣離子條件下，因子Ⅻa將因子Ⅺ激活為XIa。在鈣離子的存在下，活化的Ⅺa又激活了因子Ⅸ為IXa。單獨(dú)的Ⅸa激活因子X的效力相當(dāng)?shù)?，它要與Ⅷa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當(dāng)組織損傷后，釋放該因子，在鈣離子的參與下，它與因子Ⅶ一起形成1：1復(fù)合物。一般認(rèn)為，單獨(dú)的因子Ⅶ或組織因子均無促凝活性。但因子Ⅶ與組織因子結(jié)合會很快被活化的因子Ⅹ激活為Ⅶa，從而形成Ⅶa組織因子復(fù)合物，后者比Ⅶa單獨(dú)激活因子Ⅹ增強(qiáng)16000倍。2022年11月27日102022年11月27日12★肌肉收縮的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是粗細(xì)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(gè)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(shí)，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11月27日142022年11月27日15骨骼肌細(xì)微結(jié)構(gòu)16⑴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(diǎn)①能與細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)發(fā)生可逆性結(jié)合。②具有ATP酶的作用,與結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合后,分解ATP提供橫橋扭動(肌絲滑行)和作功的能量。2022年11月27日17肌動蛋白：表面有與橫橋結(jié)合的位點(diǎn)，靜息時(shí)被原肌凝蛋白掩蓋；原肌凝蛋白：靜息時(shí)掩蓋結(jié)合位點(diǎn)；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(diǎn)。（2）細(xì)肌絲(thinfilament)肌動蛋白

原肌球蛋白肌鈣蛋白OOOO2022年11月27日18肌節(jié)縮短=肌細(xì)胞收縮牽拉細(xì)肌絲朝肌節(jié)中央滑行橫橋擺動橫橋與細(xì)肌絲結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，分解ATP釋放能量原肌凝蛋白位移，暴露細(xì)肌絲上的結(jié)合位點(diǎn)Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合終池內(nèi)的Ca2+進(jìn)入肌漿2、骨骼肌收縮分子機(jī)制-滑行學(xué)說2022年11月27日20骨骼肌的興奮-收縮耦聯(lián)2022年11月27日214、骨骼肌舒張機(jī)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)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(diǎn)骨骼肌舒張2022年11月27日（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(dá)神經(jīng)末梢時(shí)，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(jìn)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(fù)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)釋放過程中起偶聯(lián)和觸發(fā)作用。2022年11月27日23當(dāng)神經(jīng)沖動傳導(dǎo)到神經(jīng)末梢時(shí)，使軸突末梢膜中的鈣離子通道開放，鈣離子內(nèi)流進(jìn)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11月27日24（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(shí)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11月27日262022年11月27日27（五）鈣離子與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度低；當(dāng)細(xì)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(xì)胞內(nèi)鈣濃度瞬時(shí)升高，引發(fā)細(xì)胞變化。10-6M2022年11月27日28無活性PKC有活性PKC底物磷酸化2022年11月27日30CAMP途徑：ACcAMPPKACREBCGMP途徑：GCcGMPPKG（其它細(xì)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(xì)胞）激活Ca2+途徑：IP3釋放ER中的Ca2+細(xì)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11月27日312022年11月27日32細(xì)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(xì)胞的能量內(nèi)穩(wěn)狀態(tài)而導(dǎo)致細(xì)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(jìn)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(jìn)壞死。（六）鈣離子與細(xì)胞凋亡2022年11月27日33Ca2+激活的磷酸酶，鈣神經(jīng)蛋白(calcineurin)可誘導(dǎo)細(xì)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(jìn)Bad與BCL-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(xì)胞凋亡。此外，線粒體選擇性細(xì)胞色素c(Cytc)通透將激活半胱天冬酶，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Ca2+還可直接激活一些細(xì)胞的酶從啟動細(xì)胞毒級聯(lián)反應(yīng)。2022年11月27日34三、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?yàn)檠獫{蛋白質(zhì)結(jié)合鈣不能透過毛細(xì)血管壁，故稱為不擴(kuò)散鈣。檸檬酸鈣等鈣化合物以及離子鈣可以透過毛細(xì)血管壁，則稱為可擴(kuò)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(kuò)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11月27日351、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溫和且腸道有“自穩(wěn)系統(tǒng)”，但若長期飲食鈣量不足，仍然要?jiǎng)佑谩肮菐臁敝械拟}。（2）腎臟在血鈣濃度調(diào)節(jié)中起重要作用：當(dāng)胃腸道吸收大量鈣時(shí)，血鈣濃度可暫時(shí)升高。血鈣濃度增高，尿鈣排泄也增加；反之亦然，兩者呈正相關(guān)，以保持血鈣濃度相對穩(wěn)定。（3）骨鈣是血鈣濃度調(diào)節(jié)的“大后方”：一餐富鈣飲食可供12小時(shí)內(nèi)維持血鈣平衡不必動用骨鈣；但當(dāng)飲食中含鈣量不足時(shí)，為了保持血鈣濃度的相對穩(wěn)定．骨鈣就會“奮不顧身”地進(jìn)入血液，以調(diào)節(jié)血鈣平衡。2022年11月27日36骨鈣和血鈣調(diào)控激素共同完成：甲狀旁腺激素（破骨使骨鈣外流）降鈣素（促進(jìn)成骨，使血鈣降低）維生素D3（促進(jìn)腸道吸收鈣質(zhì)）它們互相配合，使血鈣穩(wěn)定在晝夜變化不超過3%的水平上。2、如何維持血鈣穩(wěn)定2022年11月27日37概念：為了維持血鈣的平衡，在甲狀旁腺的作用下骨鈣溶解，進(jìn)入血液的過程。危害：

雖然彌補(bǔ)血鈣不足，但骨鈣的釋放，勢必造成骨質(zhì)疏松，形成硬組織軟化。

骨組織中釋放的鈣帶有骨組織的成分，如膽固醇等。當(dāng)其沉淀在血管壁、軟組織及細(xì)胞中可引起血管硬化、軟組織硬化。引發(fā)各類心腦血管疾病、動脈硬化、高血壓、糖尿病、結(jié)石癥等。3、鈣的遷徙骨

鈣

血液細(xì)胞軟組織血

鈣

99%

1%

甲狀旁腺破骨素甲狀腺降鈣素