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人体解剖生理学期末论文浅谈钙离子的生理作用
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浅谈钙离子的生理作用摘要:钙离子是机体各项生理活动不可缺少的离子。它对于维持细胞膜两侧的生物电位,维持正常的神经传导功能,维持正常的肌肉伸缩与舒张功能以及神经-肌肉传导功能具有重要的作用,还有一些激素的作用机制均通过钙离子表现出来。它的主要生理功能均是基于以上的基本细胞功能,主要有以下几点:钙离子是凝血因子,参与凝血过程;参与肌肉(包括骨骼肌、平滑肌)收缩过程;参与神经递质合成与释放、激素合成与分泌;是骨骼构成的重要物质。本文主要论述钙离子在细胞电生理、神经信号传导、血液生理、心肌收缩以及平滑肌收缩过程中的不同机理及意义。
关键字:钙离子细胞电生理信号传导血液生理肌肉收缩
一、钙离子与细胞电生理
在细胞内、外液中,钙离子浓度相差1000倍以上。各分布上的差异,是钙泵主动转运,钙通道被激活的结果。钙通道是镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的一种特殊蛋白质,具有充满水份的中心小孔,选择性地允许钙离子及少许其它二价离子通过。钙通道是相对静止的,只有在特殊刺激下,通道蛋白构型发生改变才引起通道开动,从而使钙离子内流入细胞。当胞浆中的钙离子增至一定浓度时,即与细胞内钙受体(钙调蛋白)结合形成
复合物,参与机体的多项生物学效应。根据激活电位阈值、失活特性、单通道电导和药理学敏感性等已分辨出许多种钙通道亚型,主要有以下几种:
1、Ic型:Ic型钙通道的单一电导约20~40pS。它具有多种功能,如触发突触小泡内递质的释放,调节胞质酶,影响一些动作电位的上升相和出现平台等。
2、L型:L型钙通道表现为长时程和持久,有很高的阈值。它需要很强的去极化作用才能开放,但不失活,主要分布在心肌、血管平滑肌、内分泌和神经组织。
3、T型:T型钙通道的显著特点是电导很小,约9pS;阈值很低,约-70mV;持续时间很短,很快失活。这种低阈值的钙离子峰电位,对提高树突中的弱信号有重要意义,从而显著影响了域下突触整合。L型钙离子通道主要分布于触发起博电活动的组织如动脉管壁、心脏传导系统。
4、N型:N型钙通道的阈值很高,需要很强的去极化作用(约—30mV)才能激活,对连续的去极化作用失活很慢。单一电导为13pS,它能调节突触前终末递质的释放。
5、IB型:IB型钙电流是冲动过程以外发生的一种独立的、非常缓慢的钙离子电流。它提供了一种缓慢的去极化作用,这是某些起搏神经元和神经内分泌细胞分泌神经激素时爆发性冲动的发生基础。在钙泵处于非磷酸化状态时,2个通道螺旋中断形成胞质侧结合2个钙离子的空穴,ATP在胞质侧与其结合位点结合,伴随ATP水解使相邻结构域天冬氨酸残基磷酸化,从而导致跨膜螺旋的重排。跨膜螺旋的重排破坏Ca2+结合位点并释放
Ca2+进入膜的另一侧。钙泵工作与ATP的水解相耦联,每消耗1分子ATP从细胞质基质转运出2个Ca2+。钙泵主要将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来,以维持细胞内低浓度的游离Ca2+,而钙泵产生的钙离子流可以运载电流。
二、钙离子与神经信号转导
钙离子作为多肽类激素和细胞因子与细胞膜上相应受体结合以后产生的第二信使,在细胞内激活许多具有生理活性的酶或蛋白质,例如依赖于钙的蛋白激酶C和钙调节蛋白等,从而发挥许多生理功能。