浅谈钙离子生理学功能.docVIP

浅谈Ca2+生理学功能 摘要 Ca2+是组成原生质的重要元素之一，是生物体不可或缺的一种元素，也参与动物机体各项生理活动，从骨骼形成，肌肉收缩，神经及大脑思维活动，甚至人体的生长发育、消除疲劳、健脑益智和延续衰老等都离不开它，因此有人说“钙是生命之本”。 关键词 钙离子 骨骼 肌肉收缩 凝血过程 神经传导 在动物生命物质中，碳、氨、氢和氧参与各种有机化合物的组成；钙、磷、镁主要以难溶无机化合物存在于骨骼中；另外，钠、氯、钾、钙、镁等分别以游离水合阳离子和阴离子形式存在于细胞内液、细胞外液中发挥电化学和信使功能。其中,Ca2+发挥了很重要的作用:钙参与肌肉收缩、血液凝固、许多酶的活化、神经冲动的传递、降低细胞膜和毛细血管的通透性等[1]。 经过简单的生理学课程学习和资料查询,我将Ca2+的生理学功能总结了五个方面的内容:组成骨骼的重要成分;参与肌肉收缩;参与凝血过程;参与神经递质的合成与释放;其他方面。 骨骼组成 钙磷占据了体内总矿物质的70%，约99%的钙和80%～85%的磷存在于骨骼和牙齿中。骨骼在运动系统中起杠杆作用，构成生物体的坚固支架。骨组织含有无机盐、有机质和水。其中无机盐占45％，骨无机盐不仅能增强骨的机械力，同时具有维持机体所有组织的化学平衡作用。在无机质中磷酸钙、碳酸钙、氟化钙等含钙化合物占2/3，决定了骨的坚固性，在维持体型、保护脏器和支持体重方面有重要作用。钙是整个生命期骨塑建和重建过程中骨质形成期所必需的元素，支持骨器官的发育和形成[2]。 在畜牧业生产中严重危害动物健康的主要是钙和磷，它们是骨骼的主要矿物质成分，相互关系十分密切，其中一种缺乏或过量，将会干扰动物对另一种的吸收和利用。在各种动物钙绝对缺乏比较少见，而磷过多引起的钙相对缺乏较为常见，钙的缺乏可导致甲状旁腺机能亢进、骨质疏松和纤维性骨营养不良，但一般不会引起佝偻病和成骨软化[1]。在家禽的饲养中，钙缺乏会使体质衰弱，增重缓慢，饲料利用率和繁殖率下降，肉、蛋产量降低。对人类来说，小儿缺钙易造成软骨病、佝偻病、龋齿等疾病，而老年人缺钙易发生骨质疏松或是骨折。 肌肉收缩 肌纤维组成肌组织，具有收缩功能。生物体运动、消化、心脏跳动等都离不开肌肉收缩，而Ca2+在肌纤维收缩过程中起着重要作用。 骨骼肌是人体运动的动力源, 合理的骨骼肌力学模型在运动生物力学、康复工程等中具有重要应用价值[3]。Ca2+贮存在肌质网的终末池中。骨骼肌静息时，横小管上的L型Ca2+通道对终末池膜上的Ca2+通道起堵塞作用。当电信号达到T管时，横小管膜上的L型钙通道发生变构，导致与其相对的终末池上的Ca2+通道不再被堵塞而打开。肌质网中的大量Ca2+进入胞质。当纵管系统终末池上的Ca2+通道被打开后，肌质网中的Ca2+顺浓度梯度迅速释放到肌浆中，使肌浆中的Ca2+提高了100倍，与肌钙蛋白上的钙结合蛋白亚基（TnC）结合并达到饱和，从而触发肌丝滑行，引起肌肉收缩。当肌浆中Ca2+浓度升高到一定程度时，便激活肌质网上的钙泵，将肌浆中的Ca2+逆浓度梯度重新运回肌质网中，随着Ca2+浓度下降，肌钙蛋白和Ca2+的结合解离，肌肉也随之舒张。这便是Ca2+在骨骼肌收缩过程中的作用机理。 在心肌中,动作电位沿细胞膜传递,激活肌膜上的电压敏感性L 型Ca2+ 通道,使之迅速打开,细胞外Ca2+便流入到细胞内。进入胞浆的Ca2+与邻近SR上的RyR2 结合,可使RyR2 通道开放,导致SR内的Ca2+大量流入胞浆,这就是Ca2+引起心肌细胞收缩的机制,再通过SERCA 将Ca2+回收到肌质网而实现心肌细胞舒张。在机能上，心肌的收缩性对细胞外的Ca2+浓度有明显依赖性。 Ca2+可维持神经肌肉的正常兴奋性，畜禽血中钙的浓度低于正常时，则神经肌肉的兴奋性升高，可引起肌肉强直性痉挛，甚至昏迷，反之则兴奋性降低，肌肉软弱，甚至瘫痪。骨骼肌、心肌和平滑肌的收缩都需要钙离子的存在，实验证明，钙是肌肉收缩物质的激活剂。因此，补充足够的钙盐可防治缺钙引起的抽搐、痉挛，牛、猪的产前产后瘫痪。[4] 血液凝固 血小板是凝血过程中的重要血细胞。黏附、聚集的血小板形成血栓有利于止血，在必须在一定浓度的Ca2+和纤维原蛋白存在时才能实现。作为凝血因子IV的钙离子，参与了凝血过程的三个阶段。第一阶段，为凝血酶原激活物的形成，实现途径包括内源性和外源性两种。无论是哪一种途径，都必须在Ca2+存在的条件下首先内源性凝血途径中，在被激活的FⅫa作用下，FⅪ转变为FⅪa，在Ca2+存在条件下FⅪa激活FⅨ，生成的FⅨa与FⅫa、Ca2+在血小板凝脂膜上结合成复合物，并激活FⅩ。其次在外源性凝血途径中，在Ca2+存在下，形成TF-Ca2+-FⅦ/FⅧa复合物，迅速激活FⅨ、FⅩ。第二阶段为凝血酶原激活物催化凝血酶原转变为