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离子通道系列——钙离子

更新时间:2023-10-15 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

人体的所有生理活动均受Ca2+调控。Ca2+参与调控神经传导、凝血、肌肉收缩、形态变化、神经细胞老化和胃壁细胞分泌等多项生理活动。而这种细胞功能的调控大多依赖于细胞内外的Ca2+含量差,含量差的改变会导致细胞功能的损伤甚至于细胞死亡。而Ca2+含量差的维持则借助于细胞膜上的钙离子通道。钙离子通道可以维持细胞内外的含量梯度,使细胞外的钙离子含量远远小于细胞内的钙离子含量。5xB物理好资源网(原物理ok网)

依照不同钙离子通道参与的生理活动不同,钙离子通道也可以分为几大类。钙离子通道的主要分为电流依赖性钙通道(VDC)和受体操纵性钙通道(ROC)两大类,其中VDC介导钙内流,可以按照电活动特点分为L、T、N、R、P.Q等各种类型,而ROC可依照受体激活途径不同分为C蛋白偶联钙通道、Ca2+释放激活钙通道、胞内第二信使操纵钙通道等。电流依赖性钙通道是调节肾脏及神经元交感张力的主要钙离子通道。而Ca2+发挥生理功能就是依赖于钙离子通道的不同生理功能。5xB物理好资源网(原物理ok网)

正常细胞中的钙稳态[1]5xB物理好资源网(原物理ok网)

下边是钙离子参与人体生理活动的几大主要生理机制:5xB物理好资源网(原物理ok网)

1.神经讯号传导:5xB物理好资源网(原物理ok网)

机制:推动神经递质合成与释放、激素合成与分泌5xB物理好资源网(原物理ok网)

神经细胞的激动是由Na+内流造成的,神经细胞膜上的电流门控Na+通道在静息状态下大多数是关掉的。遭到一定硬度的剌激会大量开放导致Na+内流,形成动作电位,导致神经系统激动。当血液中Ca2+降低时,细胞膜上的电流门控Na+通道受抑制时,细胞膜上的Ca2+通道开放降低,使该细胞神经递质分泌降低,进而导致神经系统激动性增长。反之血液中Ca2+含量增加,Na+开放降低,Na+大量内流,都会造成神经亢奋性降低。而第一个细胞激动时形成了动作电位,导致了该细胞Ca2+内流,促使细胞分泌神经递质,神经递质与下一级神经细胞膜上蛋白分子结合,使下一级神经细胞形成新的动作电位,神经冲动一级级的传递产生了完整的讯号传导,因而产生完整的生理功能。5xB物理好资源网(原物理ok网)

2.参与心肌收缩,维持肾脏跳动:5xB物理好资源网(原物理ok网)

机制:Ca2+带正电细胞膜离子通道,使细胞内外形成电位差,导致动作电位。5xB物理好资源网(原物理ok网)

带正电的钙离子,经细胞膜上的电流门控L-Ca通道步入心肌细胞,Ca2+一部份与RYR结合使肌浆网Ca2+释放,使胞浆内Ca2+含量下降,产生较大电位差,Ca2+和肌钙蛋白结合,剌激导致了细胞膜收缩。心肌细胞收缩,SERCA(心肌肌浆网钙泵)逆含量梯度将钙离子泵出细胞膜外,产生反向的电位差,心肌细胞膜在反向电位差作用下,开始舒张;舒张后,细胞膜的私密性提高,Ca2+再度穿过细胞膜步入心肌细胞,再度引发心肌收缩,这么往复,维持心肌的正常收缩舒张,肾脏就有节律地跳动上去。5xB物理好资源网(原物理ok网)

细胞膜离子通道_膜离子通道学说_细胞膜离子通透性5xB物理好资源网(原物理ok网)

肌浆网的一些主要成份及其在心肌细胞中的功能[2]5xB物理好资源网(原物理ok网)

3.参与免疫系统的激活5xB物理好资源网(原物理ok网)

机制:Ca2+帮助激活T细胞介导的讯号通路,使得T细胞活化,抗击外来抗体。5xB物理好资源网(原物理ok网)

T细胞的表面的TCR抗体受体可以感知抗体讯号并传递给T细胞本身,即活化T细胞,T细胞被抗体活化后,细胞外的Ca2+经通道流入细胞内,含量会迅速降低数十倍,并维持几个小时,这种Ca2+能直接结合TCR周围的脂类分子细胞膜离子通道,使得TCR活化,放大抗体剌激讯号,增强T细胞对外来抗体的敏感性,进而帮助机体清理病衣原体。5xB物理好资源网(原物理ok网)

通过肌成纤维细胞TRPC6通道参与肠肌成纤维细胞分化和纤维化的多效机制[3]5xB物理好资源网(原物理ok网)

4.调节酶的活性5xB物理好资源网(原物理ok网)

机制:Ca2+是人体内多种酶的激活剂,细胞内的钙调节蛋白与Ca2+结合,产生的复合物可激活体内多种酶的活性。5xB物理好资源网(原物理ok网)

在血液融化和抗凝的过程中,Ca2+是多种凝血因子(凝血酶)的激活剂,通过逐渐的级联式酶促放大反应,最终使纤维蛋白原降解成纤维蛋白,聚合成融化细丝,产生稳定的纤维蛋白凝胶,完成凝血过程。人体在借助碳水化合物提供能量的过程中,须要Ca2+与淀粉酶牢靠结合以激活淀粉酶的活性。在催化蛋白质进行乙酸化的过程中,单糖乙酸化酶、磷酸化酶b激酶、糖元合成酶、鸟苷酸环化酶、腺苷酸环化酶、酪谷氨酸羟化酶、色谷氨酸羟化酶、还原酶及脂肪酸合成酶,以及细胞膜上的钙离子——ATP酶、Na+、K+——ATP酶等均可受C激酶催化而进行乙酸化,多种蛋白激酶催化特异底物蛋白质个别部位的多肽残基的乙酸化,其中C激酶因其活性依赖于Ca2+而得名。5xB物理好资源网(原物理ok网)

参考文献:5xB物理好资源网(原物理ok网)

[1].in's-()5xB物理好资源网(原物理ok网)

[2].M,etal.-andofCa2+-.Res.2021Dec30;70():S443-S470.5xB物理好资源网(原物理ok网)

[3].InoueR,etal.TRPinand.SeminCellDevBiol.2019Oct;94:40-49.5xB物理好资源网(原物理ok网)

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