钙离子的生理作用 及血钙浓度的调节
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一、概述
钙在人体中的分布、作用
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%血钙在生命中的重要生理功能： ◇参与心脏的收缩与舒张，调节心律； ◇参与神经冲动的传导； 血钙的来源： ◇参与肌肉的收缩与舒张； ①通过肠道吸收进入血液 ◇参与血液凝固； ②从骨骼中摄取！ ◇激活酶的活性； ◇维持细胞的黏着及细胞的完整性与通透性； ◇控制纤毛运动； ◇调整机体免疫平衡；（增强免疫功能）
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1、血钙浓度的调节主要受以下三方面因素的影响
（1）饮食中钙含量及肠钙的吸收与排泄功能： 饮食中缺钙或肠钙吸收不良，会引起血钙下降；大量 肠钙吸收会导致血钙上升。肠钙对血钙的影响虽然很温和 且肠道有“自稳系统”，但若长期饮食钙量不足，仍然要 动用“骨库”中的钙。 （2）肾脏在血钙浓度调节中起重要作用： 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，两者呈正相关， 以保持血钙浓度相对稳定。 （3）骨钙是血钙浓度调节的“大后方”： 一餐富钙饮食可供12小时内维持血钙平衡不必动用骨钙； 但当饮食中含钙量不足时，为了保持血钙浓度的相对稳 定．骨钙就会“奋不顾身”地进入血液，以调节血钙平衡 。
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胞浆内Ca2+浓度瞬间升 高超过10-6M
Ca2+与CaM结合形成复合体
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（六）钙离子与细胞凋亡 细胞内Ca2+的升高可通过生成活性氧和活性氮离子 等下游环节而破坏细胞的能量内稳状态而导致细 胞死亡。
线粒体Ca2+积聚将损害氧化磷酸化作用，并通过 电子传递链促进活性氧离子如超氧化物(02-)、过 氧化氢(H202)的生成。高线粒体Ca2+也改变线粒体 膜的通透性，抑制ATP的生成和促进坏死。
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2、如何维持血钙稳定
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） 它们互相配合，使血钙稳定在昼夜变化不超过3%的水平上。
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当神经冲动 传导到神经末梢 时，使轴突末梢 膜中的钙离子通 道开放，钙离子 内流进入突触小 体，引起乙酰胆 碱释放到突触间 隙。乙酰胆碱受 体的离子通道允 许钠离子和钾离 子通过。
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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电紧张性扩布至肌膜 动作电位
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• 凝血酶的生成 即因子Ⅹa、因子Ⅴa在钙离子和磷脂酶（PL） 的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 由凝血酶在钙离子的参与下催化血浆中的纤维 蛋白原而形成,细丝纵横交织构成网状,并将血细 胞网络其中,使液状的血液转变成胶冻状的血凝 块。
2 激活的L 型钙通道 沿肌膜、T管膜传播 激活L型钙通道
激活JSR钙 释放通道
Ca2+进入胞质 肌钙蛋白与Ca2+ 结合，肌肉收缩 Ca2+回收入肌质网 肌肉舒张
3 胞质中〔Ca2+ 〕升高100倍 4 激活LSR膜上的Ca2&#
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骨骼肌的兴奋-收缩耦联
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2、骨骼肌收缩分子机制-滑行学说 终池内的Ca2+进入肌浆 Ca2+与肌钙蛋白结合 原肌凝蛋白位移，暴露细肌丝上的 结合位点 横桥与细肌丝结合位点结合， 分解ATP释放能量
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
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3、骨骼肌的兴奋-收缩耦联
基本过程：
1 肌膜AP
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注意： （1）凝血是一个正反馈机制，一旦启动，必 迅速完成全过程。 （2）Ca2+在多个环节起作用，因此控制Ca2+就 能控制血凝。（抗凝剂的制备） （3）血凝过程是流水线，阻断其中一步，则 凝血过程必终止。
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（二）、参与肌肉收缩与舒张过程
The ionized form of calcium in the serum is critical to healthy physiologic function.
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Calcium in the cell 99.9%----结合钙
细胞内钙
0.1% 游离钙在胞内，浓度0.1 mol/L
2.兴奋-收缩（肌丝滑行）耦联 ↓ 肌膜AP沿横管膜传至三联管 ↓ 终池膜上的钙通道开放 终池内Ca2+进入肌浆 ↓ Ca2+与肌钙蛋白结合 引起肌钙蛋白的构型改变 ↓ 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 ↓ 22 肌节缩短=肌细胞收缩
cAMP
PKA
CREB
激活
CGMP途径：GC
cGMP
PKG （其它细胞） Na+通道（视觉细胞） IP3 释放ER中的 Ca2+
下游蛋白
DAG/IP3途径：PLC水解 PIP2
DAG CaM, Ca2+
PKC
下游蛋白
IP3 Ca2+途径：
释放ER中的 Ca2+
细胞膜上的 Ca2+通道释放胞外的 Ca2+ 活化下游的酶类
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（四）、骨骼构成的重要物质
• 血中钙水平与骨代谢密切相关。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，提高血中钙水平。在多种激素的 共同调节下，骨不断更新与重建，并为血中 钙水平稳态提供基本保证。
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★ 肌肉收缩的结构基础是粗细肌丝各蛋白质的结构和特性；横桥ATP酶
分解ATP为之供能；而整个过程触发和终止的关键是Ca2+与肌钙蛋白的结 合和分离，即Ca2+的浓度是高还是低。 钙对心肌和骨骼肌具有收缩作用，当神经刺激心肌和骨骼肌时，肌
浆网中的钙就游离到肌浆中，钙离子与肌钙蛋白结合，引起肌肉蛋白质
构象发生变化，解除肌钙蛋白及原肌球蛋白的抑制作用，并激发其ATP 酶活力，从而启动骨骼肌和心肌的收缩，使心脏保持连续交替的收缩与
Ca2+还可直接激活一些细胞的酶从启动细胞毒 级联反应。
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三、血钙平衡调节
• 血钙以离子钙和结合钙两种形式存在，各占约50%。其中 结合钙绝大部分是与血浆清蛋白结合，小部分与柠檬酸、 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 可以透过毛细血管壁，则称为可扩散钙 。 • 血浆钙中只有离子钙才直接起生理作用。血浆中的不扩散 钙，虽没有直接的生理效应，但它与离子钙之间处于一种 动态平衡，并受血液pH的影响。
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Ca2+激活的磷酸酶，钙神经蛋白(calcineurin)可 诱导细胞凋亡，可导致BAD去磷酸化，引起它转移 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-谷氨酸通过NMDA受体诱发Ca2+内 流并激活钙神经蛋白，从而触发BAD的线粒体定位 和细胞凋亡。此外，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。
参与神经递质释放 是骨骼构成的重要物质
钙离子参与信号转导
钙离子参与细胞凋亡。。。。。。
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（一）、钙离子参与凝血过程 血液凝固(blood coagulation)
概念：血液从流动的溶胶状 态转变成不能流动的凝胶 状态的过程 本质：可溶的纤维蛋白原变 为不溶的纤维蛋白并交织 成网，网罗血细胞等成分 形成凝血块。
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Calcium in the body
99％分布在骨骼
0.5％在牙 机体总钙 0.5％在软组织（细胞内钙）
0.02％在血浆
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Calcium in the blood
蛋白质结合钙（46%) 血液中钙
99%----血浆 有机酸结合钙-复合钙 离子钙（48%） 1%----血细胞中
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4、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+]↓ 原肌凝蛋白复盖的 横桥结合位点 Ca2+与肌钙蛋白解离
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骨骼肌舒张
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小结：骨骼肌收缩全过程 1.兴奋传递 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+) 的通透性增加 ↓ 产生终板电位(EPP) ↓ EPP （终板电位）引起肌膜 2016 年5月13日 AP
舒张，维持心动的节律，钾离子则与心肌的舒张有关，与钙离子相拮抗。
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骨骼肌 细微结 构
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1、肌原纤维的组成
⑴粗肌丝由肌凝蛋白(肌球)组成，其头部有一膨大部称为 横桥。
横桥的特点