備課素材：鈣離子參與人體生理活動的幾大主要機(jī)制 高二上學(xué)期

鈣離子參與人體生理活動的幾大主要機(jī)制2020版高中生物學(xué)必修一說：那么，除此之外，Ca2+還參與哪些生理活動?Ca2+參與調(diào)控神經(jīng)傳導(dǎo)、凝血、肌肉收縮、形態(tài)變化、神經(jīng)細(xì)胞老化和腺體細(xì)胞分泌等多項(xiàng)生理活動。而這些細(xì)胞功能的調(diào)控大多依賴于細(xì)胞內(nèi)外的Ca2+濃度差，濃度差的改變會引起細(xì)胞功能的損傷甚至于細(xì)胞死亡。而Ca2+濃度差的維持則依靠于細(xì)胞膜上的鈣離子通道。鈣離子通道可以維持細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度，使細(xì)胞外的鈣離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度。根據(jù)不同鈣離子通道參與的生理活動不同，鈣離子通道也可以分為幾大類。鈣離子通道的主要分為電壓依賴性鈣通道（VDC)和受體操縱性鈣通道(ROC)兩大類，其中VDC介導(dǎo)鈣內(nèi)流，可以根據(jù)電活動特性分為L、T、N、R、P.Q等各種類型，而ROC可根據(jù)受體激活途徑不同分為C蛋白偶聯(lián)鈣通道、Ca2+釋放激活鈣通道、胞內(nèi)第二信使操縱鈣通道等。電壓依賴性鈣通道是調(diào)節(jié)心臟及神經(jīng)元交感張力的主要鈣離子通道。而Ca2+發(fā)揮生理功能就是依賴于鈣離子通道的不同生理功能。正常細(xì)胞中的鈣穩(wěn)態(tài)1.神經(jīng)信號傳導(dǎo)機(jī)制：促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)合成與釋放、激素合成與分泌神經(jīng)細(xì)胞的興奮是由Na+內(nèi)流引起的，神經(jīng)細(xì)胞膜上的電壓門控Na+通道在靜息狀態(tài)下大多數(shù)是關(guān)閉的。受到一定強(qiáng)度的刺激會大量開放引起Na+內(nèi)流，產(chǎn)生動作電位，引起神經(jīng)系統(tǒng)興奮。當(dāng)血液中Ca2+增加時(shí)，細(xì)胞膜上的電壓門控Na+通道受抑制時(shí)，細(xì)胞膜上的Ca2+通道開放減少，使該細(xì)胞神經(jīng)遞質(zhì)分泌減少，從而引起神經(jīng)系統(tǒng)興奮性下降。反之血液中Ca2+濃度降低，Na+開放增加，Na+大量內(nèi)流，就會引起神經(jīng)興奮性增加。而第一個(gè)細(xì)胞興奮時(shí)產(chǎn)生了動作電位，引起了該細(xì)胞Ca2+內(nèi)流，使得細(xì)胞分泌神經(jīng)遞質(zhì)，神經(jīng)遞質(zhì)與下一級神經(jīng)細(xì)胞膜上蛋白分子結(jié)合，使下一級神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生新的動作電位，神經(jīng)沖動一級級的傳遞形成了完整的信號傳導(dǎo)，從而形成完整的生理功能。2.參與心肌收縮，維持心臟跳動機(jī)制：Ca2+帶正電，使細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生電位差，引起動作電位。帶正電的鈣離子，經(jīng)細(xì)胞膜上的電壓門控L-Ca通道進(jìn)入心肌細(xì)胞，Ca2+一部分與RYR結(jié)合使肌漿網(wǎng)Ca2+釋放，使胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高，形成較大電位差，Ca2+和肌鈣蛋白結(jié)合，刺激引起了細(xì)胞膜收縮。心肌細(xì)胞收縮，SERCA（心肌肌漿網(wǎng)鈣泵）逆濃度梯度將鈣離子泵出細(xì)胞膜外，形成反向的電位差，心肌細(xì)胞膜在反向電位差作用下，開始舒張；舒張后，細(xì)胞膜的通透性增強(qiáng)，Ca2+再次穿過細(xì)胞膜進(jìn)入心肌細(xì)胞，再次引起心肌收縮，如此往復(fù)，維持心肌的正常收縮舒張，心臟就有節(jié)律地跳動起來。肌漿網(wǎng)的一些主要成分及其在心肌細(xì)胞中的功能3.參與免疫系統(tǒng)的激活機(jī)制：Ca2+幫助激活T細(xì)胞介導(dǎo)的信號通路，促使T細(xì)胞活化，抵御外來抗原。T細(xì)胞的表面的TCR抗原受體可以感知抗原信號并傳遞給T細(xì)胞本身，即活化T細(xì)胞，T細(xì)胞被抗原活化后，細(xì)胞外的Ca2+經(jīng)通道流入細(xì)胞內(nèi)，濃度會迅速增加數(shù)十倍，并維持幾個(gè)小時(shí)，這些Ca2+能直接結(jié)合TCR周圍的脂質(zhì)分子，促使TCR活化，放大抗原刺激信號，提高T細(xì)胞對外來抗原的敏感性，從而幫助機(jī)體清除病原體。通過肌成纖維細(xì)胞TRPC6通道參與腸肌成纖維細(xì)胞分化和纖維化的多效機(jī)制4.調(diào)節(jié)酶的活性機(jī)制：Ca2+是人體內(nèi)多種酶的激活劑，細(xì)胞內(nèi)的鈣調(diào)節(jié)蛋白與Ca2+結(jié)合，形成的復(fù)合物可激活體內(nèi)多種酶的活性。在血液凝固和抗凝的過程中，Ca2+是多種凝血因子（凝血酶）的激活劑，通過逐步的級聯(lián)式酶促放大反應(yīng)，最終使纖維蛋白原降解成纖維蛋白，聚合成凝固細(xì)絲，形成穩(wěn)定的纖維蛋白凝膠，完成凝血過程。人體在利用碳水化合物提供能量的過程中，需要Ca2+與淀粉酶牢固結(jié)合以激活淀粉酶的活性。在催化蛋白質(zhì)進(jìn)行磷酸化的過程中，糖原磷酸化酶、磷酸化酶b激酶、糖元合成酶、鳥苷酸環(huán)化酶、腺苷酸環(huán)化酶、酪氨酸羥化酶、色氨酸羥化酶、HMGCoA還原酶及脂肪酸合成酶，以及細(xì)胞膜上的鈣離子—