钙离子Ca2+成像--RacPLCγ2显著增强了B细胞受体介导的Ca2+活动-雷萌生物
植物中Ca2+生理功能的研究进展
张鹏飞，王立峰，刘倩倩，等.植物中Ca 生理功能的研究进展［J ］.中南农业科技，2023，44（5）：227-232．微量Ca 2+可以拮抗Na +并对维持蛙心肌收缩更有效［1］。
Ca 2+是细胞中的第二信使，在植物中Ca 2+有调节膜透性的功能，可促进细胞间的黏合和胞间通讯，并且调节细胞分裂［2］。
Ca 2+在各种不同功能的细胞中具有严格的、复杂的空间分布。
钙能够在植物的各种生理活动中起作用，主要通过细胞质Ca 2+空间和浓度的瞬时变化来实现［3］。
Ca 2+不同的存在形式、不同的分布位置、不同的转运通道、不同的受体蛋白在调控植物的生长发育、响应外界环境变化、传递细胞信号、调控基因表达及影响蛋白构象等各方面均可发挥重要作用。
1Ca 2+在植物中存在的形式植物细胞内所有的钙称为总钙，可分为游离钙、结合钙和贮存钙3种形式，总含量约0.1-10mmol/L ，3种形式的钙通过时间和空间上浓度的变化来影响细胞各种功能的发挥，不同状态各种形式的钙离子浓度不同，称为钙指纹［4］。
细胞中钙信号主要是通过自由状态存在的游离钙来实现的，一般低于10-6mol/L ；结合钙是Ca 2+和草酸根、磷酸根及碳酸根等结合成不易释放钙离子的草酸钙、磷酸钙和碳酸钙等，可作为营养物质和结构物质存在；贮存钙，较结合钙与结合物的亲和力弱，结合不紧密，可从结合物或储存位置中转换成其他形式的钙或被转运到细胞的其他部位，含量在10-6mol/L 以上，常位于胞内钙库内质网和胞外钙库细胞壁中［5，6］。
2Ca 2+在植物中的分布生物膜系统和细胞质中Ca 2+分布不均匀，静止状态Ca 2+浓度梯度是Ca 2+信号产生的基础，植物在受到刺激时Ca 2+发生变化并使信息传导到下游的信号物质中。
通过生物膜系统把Ca 2+的储存区域化，可分为胞内钙库和胞外钙库。
胞内钙库是指细胞内储存Ca 2+的细胞器，如液泡等；胞外钙库是指细胞外储存Ca 2+的场所，如细胞间隙和细胞壁［7］。
Ca2在生物细胞信号转导中的作用研究进展[2]
![Ca2在生物细胞信号转导中的作用研究进展[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/10a54784dbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76e3c.png)
Ca2+在生物细胞信号转导中的作用研究进展郭广君1吕素芳1沈志强1王荣富2（1.山东省滨州畜牧兽医研究院，滨州2566002.安徽农业大学生命科学学院，合肥230036）摘要Ca2+是多种信号途径的第二信使，钙信号的转导在整个真核生物信号转导中发挥重要作用。
近年来，胞质自由Ca2+的浓度变化的原初位点、钙信号的表现形式及Ca2+靶蛋白在发挥生物学功能的构象效应方面已成为生命科学中的研究热点。
钙信号途径下游的Ca2+靶蛋白——钙调素（CAM）和钙依赖的蛋白激酶（CDPK），前者在整个生物界细胞中都存在，后者在高等动物中没有发现，而只在植物、藻类、部分原生动物存在。
关键词Ca2+,钙信号, 钙调素, 钙依赖的蛋白激酶, 非密封接膜片钳游离Ca2+是细胞内重要的第二信使，参与多种生命活动的调节。
Ca2+在细胞外、胞浆、细胞核内起着重要的调节作用，生物的许多重要的生理过程，如：对各种外界刺激的响应、物质的跨膜运输、代谢调节、细胞有丝分裂、基因的转录与表达和细胞的调亡等均受到胞内外Ca2+浓度变化的调节和调控。
因此，需要测定胞质自由Ca2+的浓度变化水平。
目前已有几种较好的测定方法，如：荧光指示剂法、重组水母发光蛋白测定法、非密封接膜片钳法等。
胞质自由Ca2+浓度的变化包括瞬时增加、持续变化和振荡，主要是通过存在质膜及细胞内膜上Ca2+通道（Ca2+channel）与Ca2+泵（Ca2+pump）及Ca2+/H+反向转运子（Ca2+/H+ antiporters）的作用来实现。
另外，近几年来，对Ca2+信号途径的下游Ca2+的靶标和引起的生物学效应有了更加深入的了解。
1.Ca2+研究方法1.1胞内Ca2+浓度的测定方法1.1.1Ca2+荧光指示剂就非转基因生物材料而言，测定胞内Ca2+浓度主要是利用荧光指示剂。
Ca2+荧光指示剂中，indo－1、fura－2、quin－2、fura－4f、fura－5f、fura－6f、BTC 等由紫外光所激发；fluo－3、rhod－2、calcium green－1 、calcium green－2、calcium orange、calcium crimson、fura red、calcein等由可见光所激发。
ca2+水平的荧光定量成像
ca2+水平的荧光定量成像
荧光定量成像技术是一种基于荧光标记的生物分子检测技术，它可以通过荧光信号的强度和分布来定量分析生物分子的含量和分布情况。
在钙离子水平的荧光定量成像中，通常会使用荧光染料或荧光蛋白来标记钙离子，然后通过荧光显微镜或其他成像设备来观察和记录荧光信号。
钙离子是细胞内重要的第二信使，它参与了许多细胞生理过程的调节，如细胞增殖、凋亡、收缩、分泌等。
因此，钙离子水平的荧光定量成像可以帮助研究人员了解细胞内钙离子的动态变化，以及钙离子信号在细胞生理过程中的作用。
在荧光定量成像中，荧光染料或荧光蛋白的选择非常重要，因为不同的染料或蛋白具有不同的荧光特性和标记效率。
同时，成像设备的选择也会影响荧光信号的强度和分辨率。
钙离子水平的荧光定量成像是一种非常有用的生物分子检测技术，它可以帮助研究人员深入了解细胞内钙离子信号的调节机制和生理作用。
细胞内Ca2 浓度和CaMKⅡ对学习和记忆的作用与影响的研究进展
细胞内Ca2+浓度和CaMKⅡ对学习和记忆的作用与影响的研究进展（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）【关键词】细胞内Ca2+浓度CaMKⅡ学习记忆影响Giacobini提出了突触可塑性学说，认为突触不是静止、固定的结构。
1973年Bliss首先在麻醉家兔发现，短串高频条件刺激（强直刺激）穿通路传入纤维可在海马齿状回颗粒细胞诱导出持续10小时以上的群体锋电位和群体兴奋性突触后电位幅值增大的突触传递效能的易化现象，即长时程增强(1ong-term potentiation，LTP)现象并提出LTP 是记忆的突触模型[1]。
Greenough通过迷宫训练实验后发现大鼠枕部皮层锥体细胞有新的突触形成[2]。
这些研究为在突触水平上研究学习记忆提供了一个理想模型和细胞基础。
突触是记忆的贮存的部位。
人类的神经系统中存在成千上万个突触可能存储大量信息。
LTP的研究表明，突触前和突触后神经元内Ca2+浓度的高低均与LTP的诱导及维持有关。
有些研究者设想是否可以通过蛋白质作用使每个突触局部的生理及生化过程都能促进长时程信息的存储，从而构成记忆的分子基础。
Lisman设想存在一种作为“分子开关”的激酶在学习过程中通过磷酸化而被激活，活化的激酶还能够催化本身磷酸化，使其激酶分子在学习结束后仍能持久的保持活化状态[3]。
大量研究发现钙／钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(calcium／calmodulin dependent protein kinase—Ⅱ，CaMKⅡ)具有这一特性，当Ca2+内流时能够使CaMKⅡ磷酸化而被激活，活化的CaMKⅡ自身磷酸化，而且当Ca2+下降后CaMKⅡ的活性仍能保持其状态,因此，人们认为CaMKⅡ可能是记忆的分子开关。
1 Ca2+与LTPLTP是指高频刺激突触前传入纤维所引起的突触传递效能的长时间持续性增强。
主要表现为高频刺激后突触后群体锋电位(population spike, PS)幅值增大、潜伏期缩短,群体兴奋性突触后电位(population excitatory postsynaptic potential, pEPSP)幅值和斜率都增大等突触传递效能增强的现象。
生物小综述钙离子第二信使-
Ca2+在信号传导中对植物生理的影响一、摘要本文简要分析Ca2+在信号传导中作为第二信使配合钙调蛋白和钙依赖型蛋白激酶的机制原理，并概述其对植物生长生理的影响。
二、关键词：Ca2+钙调素 CDPK 第二信使三、引言我们知道，矿质元素对植物的生长发育和生理过程起着重要作用，Ca2+就是其中最为重要的离子之一。
Ca2+既是植物细胞壁的重要组成部分，大部分Ca2+在细胞壁中与果胶酸形成果胶酸钙，起支持和加固作用；Ca2+对维持膜结构的稳定性也有一定作用；同时，Ca2+作为第二信使配合钙调蛋白和CDPK在植物生理的信号传导过程中具有重要作用。
四、正文1、钙稳态在静息态的胞质中Ca2+浓度≤0.1μmol/L，而通常在细胞壁、ER、液泡、线粒体中的浓度会高2~5个数量级。
细胞壁是植物细胞的最大钙库[1]。
细胞中各处的钙离子浓度梯度在未受刺激时是保持相对稳定的，当受到刺激时，由于胞外Ca2+浓度高与胞内，此平衡就会被打破。
信号分子与受体结合通常引起跨膜的离子流动，从而引起膜电位的改变。
在质膜上，存在Ca2+通道，类似于水通道，引起Ca2+的内流；同时存在Ca2+泵，是Ca2+外流的通道。
在胞内钙库如液泡、ER等结构的膜上也存在相应的结构，其上的Ca2+通道是从钙库流向胞质的通道，Ca2+泵、Ca2+/nH+反向运输体是Ca2+从胞质流向钙库的通道。
因此细胞质中的游离Ca2+的浓度主要受质膜和内膜系统上的Ca2+通道和Ca2+泵的调节。
任何一种外界刺激或激素所引起的细胞反应通过Ca2+作为第二信使传递的直接证据是细胞质中是否有游离Ca2+的浓度变化。
2、Ca2+的作用方式有两种：第一种是游离Ca2+的浓度直接或间接影响植物的生理过程；第二种是胞质里的Ca2+与钙结合蛋白，如钙调蛋白CaM（也叫钙调素）、钙依赖型蛋白激酶（CDPK）结合而起作用。
3、钙调素3.1 钙调素( Calmodulin, CaM)是一种分布最广，功能最重要的钙依赖性调节蛋白。
细胞内钙离子信号传导和调控机制
细胞内钙离子信号传导和调控机制细胞内钙离子（Ca2+）作为一种重要的信号分子，在细胞的许多生物学过程中扮演着至关重要的角色。
例如，神经传导、细胞增殖、凋亡、肌肉收缩等都涉及到钙离子信号的传导和调控。
因此，深入了解细胞内钙离子信号传导和调控机制，对于理解细胞生物学的基本过程非常重要。
钙离子的来源钙离子在细胞内由两种不同的来源供给：一种是细胞内存储的钙离子，如内质网和线粒体等器官；另一种是通过细胞膜上的钙离子通道从细胞外输入的钙离子。
细胞内钙离子的释放钙离子释放通常是通过细胞内的一类称为内钙离子释放通道（Inositol trisphosphate receptor，IP3R）和另一类称为Ryanodine receptor（RYR）的通道来实现的。
这些通道是由物理学家Hua Lou Gao和药理学家Roger Y. Tsien在1980年代初发现的，ITPR和RYR 的自身激活和继续开放确保了可持续释放大量的钙，因此它们在维持持续的钙离子释放过程中起着至关重要的作用。
调节剂细胞内的钙离子含量需要严格控制，因为过多的钙离子可以导致神经毒性、细胞死亡等严重后果。
为了维持钙离子水平在正常范围内，细胞内存在多种钙离子调节剂，用于调节钙离子的释放和摄取。
这些调节剂包括钙离子绑定蛋白（Calmodulin）、钙离子依赖性蛋白激酶（Calcium/calmodulin-dependent protein kinase，CaMK）、可溶性N-乙酰基转移酶（Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor，SNARE）等。
细胞内钙离子信号传导的响应钙离子的释放和吸收可以通过细胞内多个信号通路调节。
其中最常见的通路是通过激活G蛋白偶联受体来实现的。
G蛋白偶联受体会在细胞膜上激活并释放次级信号，以调节IP3R或RYR通道，从而释放或摄取细胞内的钙离子。
TrendsinPlantScience综述钙离子信号如何响应逆境
TrendsinPlantScience综述钙离⼦信号如何响应逆境该研究钙离2021年3⽉10⽇，韩国⾸尔国⽴⼤学的Pil Joon Seo发表了题为“Ca2+talyzing Initial Responses to Environmental Stresses”的学术论⽂。
该研究钙离⼦信号如何响应逆境。
摘要植物进化出了应激感应机制从⽽能够快速适应环境。
胞质钙离⼦(Ca2+)是重要的第⼆信使，能够将细胞外信号转化为特定的胞内信号。
在响应环境压⼒植物进化出了应激感应机制从⽽能够快速适应环境。
本⽂综述了离⼦通道和转运蛋⽩参与的信号感受机制，它们能感知各种应激刺激并促进钙离⼦内流。
在植物响应各种时，胞内钙离⼦浓度会升⾼。
本⽂综述了离⼦通道和转运蛋⽩参与的信号感受机制，它们能感知各种应激刺激并促进钙离⼦内流。
监测早期的钙离⼦信号有助于鉴定其他的逆境感受器。
环境胁迫的过程中，钙离⼦通道的功能多种多样，并可能与其他早期信号分⼦也相互作⽤。
监测早期的钙离⼦信号有助于鉴定其他的逆境感受器。
在复杂的胞内信使系统中，钙离⼦扮演着重要的⾓⾊，钙离⼦可以将胞外刺激转化到胞内，刺激特异的细胞内反应，并介导⼴泛的⽣物学变化。
在各种环境刺激下，胞质钙离⼦浓度会迅速增加。
此前，关于植物钙离⼦信号的研究⼴泛集中于钙离⼦结合蛋⽩的⽣化和⽣理功能。
最近，通过监测⼀些植物⽣理本⽂重点综述了植物中启动钙离⼦内流活动，如渗透胁迫，离⼦胁迫，病原体，细胞外ATP (eATP)和活性氧(ROS)，⼀些逆境感受器得以鉴定。
因此，本⽂重点综述了植物中启动钙离⼦内流的逆境感受器。
通过胞内钙离⼦成像技术和正向遗传学鉴定逆境感受器利⽤基因编码的钙离⼦指⽰器来进⾏钙离⼦成像的技术已经在植物中得到开发。
这种钙离⼦指⽰剂是⼀种与钙离⼦结合后会发光的蛋⽩。
G-CaMPs 利⽤基因编码的钙离⼦指⽰器来进⾏钙离⼦成像的技术已经在植物中得到开发。
⽣物成已被进⼀步应⽤于⽣产多功能钙离⼦指⽰剂。
化学生物学与骨骼系统钙离子信号调控的化学机制
化学生物学与骨骼系统钙离子信号调控的化学机制在生物学中，钙离子（Ca2+）作为细胞内重要的第二信使，在许多生理过程中发挥着重要的调控作用。
钙离子信号的调控对于细胞内的许多功能和机制至关重要，其中包括骨骼系统。
本文将探讨化学生物学与骨骼系统钙离子信号调控之间的化学机制。
钙离子在细胞内通过多种机制进行调控，其中包括离子通道蛋白和钙结合蛋白的作用。
离子通道蛋白在细胞膜上形成钙离子通道，调控钙离子的进出。
钙结合蛋白可以结合细胞内的钙离子，并参与信号传导的调控过程。
骨骼系统是人体内一个重要的系统，不仅提供人体的支撑和保护作用，还在体内储存着大量的钙离子。
钙离子在骨骼系统的调控中起着重要作用。
当钙离子浓度过低时，骨骼系统会释放储存的钙离子，增加钙离子浓度，从而维持正常的生理功能。
骨骼系统钙离子信号的调控涉及多种化学反应和生物分子的相互作用。
其中一个重要的调控机制是骨骼细胞中的Ca2+感受器与Ca2+结合并导致信号传导的发生。
这些Ca2+感受器包括钙离子感受受体（CaSR）、钙调蛋白（CaM）和钙离子结合蛋白（CBPs）等。
钙离子与CaSR的结合可以触发细胞内信号通路的激活。
CaSR是一种跨膜受体，在骨骼细胞中广泛表达。
它能够感知细胞外的钙离子浓度变化，并通过细胞内的信号转导通路来调节骨骼细胞的功能。
一旦钙离子浓度升高，CaSR就会被激活，进而引发细胞内一系列的信号反应，从而调节骨骼细胞的生理活动。
钙调蛋白（CaM）是细胞内最重要的钙离子结合蛋白之一。
当钙离子浓度升高时，CaM会与钙离子结合形成复合物，并参与多种细胞内过程的调控。
在骨骼细胞中，CaM可以调节钙离子泵的活性，从而影响钙离子的浓度。
此外，CaM还可以与多种钙调蛋白依赖性酶和激酶相互作用，调控骨骼细胞的代谢和信号转导。
钙离子结合蛋白（CBPs）也是一类与钙离子结合的蛋白质。
它们在细胞内起着钙离子传感器的作用，并参与调控细胞内的信号传导和功能。
在骨骼细胞中，CBPs与钙离子的结合可以影响骨骼细胞的生命周期、增殖和分化。
钙离子信号在细胞活动中的作用
钙离子信号在细胞活动中的作用钙离子（Ca2+）是生物体内最重要的信号分子之一，它参与了许多细胞生命活动的调节和调控。
这些活动包括细胞增殖、分化、凋亡、迁移、肌肉收缩、神经传递、胚胎发育等。
而钙离子在细胞内的活动归纳起来即是钙离子信号。
钙离子信号的传递主要分为三个过程：（1）钙离子的进入细胞内；（2）钙离子与一些蛋白质结合，形成复合物；（3）这些复合物再与其他的蛋白质相互作用，从而产生一系列的效应。
钙离子信号产生的方式有多种，其中最常见的是外源刺激和内源刺激。
外源刺激通常产生于细胞外环境的改变，如机械刺激、光化学刺激、化学刺激等。
钙离子通过离子通道进入细胞，进一步激活一系列的蛋白质，进而影响细胞的生理和代谢。
内源刺激则主要指与细胞代谢有关的酶类，例如细胞内的内在性离子通道、内分泌系统的调节，甚至与细胞的自身调控有关。
钙离子信号在细胞的生命活动中起到至关重要的作用，其具体表现如下：1.肌肉收缩肌肉细胞的收缩过程涉及到钙离子的释放。
在放松状态下，钙离子储存在肌肉细胞内的内质网中。
当神经冲动到达肌肉细胞时，钙离子通道打开并释放出钙离子，钙离子参与肌原纤维收缩过程。
同时，当神经冲动结束后，钙离子通道关闭，钙离子被内质网重新吸收回去，从而实现肌肉的放松。
2.细胞增殖和分化钙离子信号在细胞增殖和分化过程中也起到了重要作用。
一个重要的例子就是细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的调控。
CDK的活性依赖于与细胞周期蛋白合成的复合物。
钙离子通常通过钙调蛋白（calmodulin）对CDK活性的调节，进而参与细胞增殖和分化过程。
3.神经传递神经元的细胞膜表面拥有许多离子通道，可以让离子在细胞膜之间传导，进而形成神经冲动。
同时，钙离子也参与到神经传递中的多种生理过程中，如突触前神经元末端的释放、突触后的神经元动作反应等。
在神经元的功能中，钙离子信号的作用是非常重要的。
4.细胞内信号转导各种内源或外源刺激会引起细胞内信号系统的激活，这种信号转导过程也需要通过钙离子翻译。
钙离子介导的信号传导
钙离子介导的信号传导一、引言钙离子介导的信号传导是细胞内信号传递的重要方式之一，它参与了许多生物学过程，如细胞增殖、分化、凋亡、肌肉收缩等。
本文将从钙离子介导的信号传导的基本概念入手，详细阐述钙离子介导的信号传导机制及其调节。
二、基本概念1. 钙离子（Ca2+）钙离子是一种重要的阳离子，在生物体中存在广泛。
它参与了多种生物学过程，如细胞增殖、分化、凋亡等。
2. 钙离子介导的信号传导钙离子介导的信号传导是指通过调节细胞内钙离子浓度来实现信息传递的过程。
这种方式可通过多种途径实现，如电压门控性钙通道（VGCCs）、配体门控性钙通道（LGCCs）等。
三、机制1. 钙离子通道（1）电压门控性钙通道（VGCCs）VGCCs是一种膜蛋白复合物，由α1亚单位和辅助亚单位组成。
当膜电位发生变化时，VGCCs的α1亚单位会发生构象变化，从而打开钙通道，使细胞内钙离子浓度升高。
（2）配体门控性钙通道（LGCCs）LGCCs是一种膜蛋白复合物，由α1、β、γ和δ亚单位组成。
当细胞外存在配体结合时，LGCCs的α1亚单位会发生构象变化，从而打开钙通道。
2. 钙离子泵钙离子泵是一种膜蛋白，能将细胞内的钙离子转运到细胞外或内质网中。
这种方式可通过多种途径实现，如ATP酶驱动型和电动势驱动型等。
3. 钙离子结合蛋白钙离子结合蛋白是一种能够结合钙离子的蛋白质。
它们与其他信号分子相互作用，并调节它们的活性。
四、调节1. 激活剂激活剂是指能够增加钙通道开放概率或促进钙泵活性的物质。
这些物质可通过多种途径实现，如神经递质、荷尔蒙等。
2. 抑制剂抑制剂是指能够减少钙通道开放概率或抑制钙泵活性的物质。
这些物质可通过多种途径实现，如药物、毒素等。
3. 调节蛋白调节蛋白是一种能够结合钙离子并调节其他信号分子活性的蛋白质。
它们能够影响细胞内钙离子浓度的变化，从而调节细胞功能。
五、应用1. 药物研究钙离子介导的信号传导在药物研究中具有重要作用。
机体内钙离子浓度调节的反应机制
机体内钙离子浓度调节的反应机制机体内钙离子（Ca2+）浓度调节是生物学研究中的一个热点话题。
这是由于Ca2+的浓度在细胞内和细胞间贡献了众多重要的生理功能，如细胞分裂、细胞凋亡和细胞信号传递等等。
因此，机体为了维持适宜的内部环境稳态，必须控制Ca2+的浓度。
本文将介绍机体内钙离子浓度调节的反应机制，并探讨一些与之相关的分子生物学机制。
Ca2+内化和外泄机体内的Ca2+来源于细胞外液、内质网（ER）和线粒体等组织器官。
当外部刺激（如肌肉收缩）或细胞信号（如生长因子或神经递质）到达细胞膜时，细胞膜上的离子通道（如钠、钙等）将被开启，导致Ca2+从细胞外液进入细胞内。
此时，Ca2+将存在于胞质液中，表现为内源性钙离子（intracellular calcium）增加。
内源性钙离子浓度的动态变化是由钙离子出/内泵（calcium pump）所调节的。
在外源性钙离子进入细胞之后，钙离子内泵进一步内化了钙离子，从而维持正常的内源性钙离子水平。
钙离子出泵则与之前相反，将离子排除到胞外液中，以便维持正常的钙离子内浓度。
Ca2+响应信号转导细胞内外环境的变化或细胞生长状态可能会调节细胞内钙离子的水平，从而导致钙离子响应信号转导（calcium signaling）。
这是一个以钙离子为信号分子的信号转导途径，用于激活下游效应器或释放钙离子储存器中的Ca2+。
Ca2+响应信号转导示意图在信号转导中，Ca2+能够诱导很多生物化学反应，如与酶或蛋白质结合，影响各种细胞过程一些格挡膜。
例如，由钙离子活化的蛋白激酶C能够与活性磷酸化底物相结合，进而影响下游离子通道或酶等的功能。
此外，钙离子还能够通过促进mitochondrial的功能为细胞能量代谢提供支持。
Ca2+调控的分子生物学机制钙离子调控的分子生物学机制繁多，其中一些已经得到很好的阐明。
下面，我们将介绍几个与Ca2+信号转导关系密切的分子生物学机制。
1. 钙离子敏感性离子通道钙离子敏感性离子通道（calcium-sensitive ion channels）是一类可以被Ca2+激活而导致打开或关闭的离子通道。
生物体内钙离子信号传递的生理学和病理学意义
生物体内钙离子信号传递的生理学和病理学意义生物体内钙离子（Ca2+）的信号传递是细胞内最为重要的调节机制之一。
Ca2+在调节细胞内生理代谢、细胞增殖、分化和凋亡等多个过程中发挥着至关重要的作用。
本文将从生物体内Ca2+信号传递机制入手，探讨其生理学和病理学意义。
一、Ca2+信号传递的基本机制Ca2+信号传递包括外源性Ca2+通道和内源性Ca2+库，其中外源性Ca2+通道可分为电压门控Ca2+通道、配体门控Ca2+通道以及细胞外Ca2+-EDTA结合物的主动转运和被动扩散等；内源性Ca2+库主要有内质网（ER）和线粒体等细胞内货物。
当外源性Ca2+通道被激活后，Ca2+进入细胞内并与细胞内Ca2+调控蛋白结合，进而触发细胞内的Ca2+信号传递，促进信号分子的转录翻译、酶促反应和细胞代谢等生理和病理过程。
二、Ca2+信号传递的生理学意义Ca2+信号传递在细胞内起着各种生理学功能，如调节神经元、心肌细胞和真菌细胞的静息膜电位和动作电位的大小和形态等。
此外，Ca2+信号还会调节细胞基因表达、细胞分化、肌肉收缩和光合作用等多个生理过程。
比如，高钙离子浓度能够促进肌肉细胞的收缩，Ca2+还参与多种神经递质的释放，如去甲肾上腺素、肾上腺素、乙酰胆碱、谷氨酸等释放。
三、Ca2+信号传递的病理学意义与Ca2+信号传递相关的疾病有很多，如糖尿病、神经性疾病和肌肉疾病等。
糖尿病患者的胰岛β细胞Ca2+通道功能降低，导致胰岛素的分泌不足；神经性疾病如阿尔兹海默病、帕金森病和焦虑症等，都与Ca2+的异常调控有关；而在肌肉疾病中，Ca2+信号的异常调控也是一种主要的病理学原因。
四、结语细胞内的Ca2+信号传递是维持细胞健康和生理代谢的重要调节机制之一。
深入掌握Ca2+信号传递的机制和作用，对于揭示细胞内生理和病理学过程的基础机制以及进一步开发治疗方法具有重要的意义。
钙离子信号的发生和调控
钙离子信号的发生和调控钙离子（Ca2+）是一种重要的信号分子，它广泛存在于细胞内和细胞外液体中。
钙离子被认为是一种细胞内的“通用”信号分子，它能够参与到许多重要的细胞信号通路中，如神经传递、心肌收缩、抗原识别、基因转录调控、细胞凋亡等过程。
因此，钙离子信号的发生和调控对于生物体的生长发育、代谢调节、细胞分化、信号传递等方面具有重要意义。
本文主要就钙离子信号的发生和调控进行探讨。
一、钙离子信号的发生细胞内钙离子的浓度明显低于细胞外液体的浓度，大多数情况下钙离子是以细胞内浓度低于0.1 μM的胞质钙离子（Ca2+）存储形式存在。
当细胞需要利用钙离子时，就会通过不同的方式来释放或进入活动的细胞内部。
这里介绍两种重要的钙离子信号的发生方式：1. 钙依赖性钙释放钙依赖性钙释放是一种强烈的反馈机制，用于调节肌细胞收缩和神经元兴奋性。
在这个过程中，细胞内的钙离子通常来自内质网（ER），通过一种特殊的通道——钙离子释放通道（ryanodine receptor，RyR）或内质网钙离子ATPase（sarco-/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase，SERCA）来释放。
这种释放可以被肌张力调节、荷尔蒙和神经系统调控。
2. 钙离子内流除了通过依赖性钙释放来释放钙离子外，大多数细胞还具有另外一种方式来增加细胞内钙离子浓度的处理方式。
这种方式是通过不同的钙离子通道，如电压依赖型钙离子通道（voltage-dependent calcium channels，VDCCs）和配体依赖型钙离子通道，如肌动蛋白容器相关型钙离子通道（store-operated calcium channels，SOCCs）和盐蛋白结合剂型钙离子通道（nicotinic acid adenine dinucleotide phosphate receptor，NAADP），释放细胞外的钙离子进入细胞。
二、钙离子信号的调控细胞内钙离子的浓度是通过各种通道和泵的调节而获得和维持的。
细胞内钙离子通道的研究进展及其作用机制
细胞内钙离子通道的研究进展及其作用机制钙离子(Ca2+)是生物体内重要的细胞内信使，对于生命活动的维持和调控具有重要作用。
在动植物细胞中，钙离子可以通过细胞膜通道进入细胞内，也可以通过内质网、线粒体等细胞器释放。
其中，细胞膜通道的运作需要钙离子通道蛋白的参与，而细胞内的Ca2+信号是由各种Ca2+通道、Ca2+离子泵、Ca2+内流以及Ca2+结合蛋白等进行协调调节的。
本文将会详细介绍细胞内钙离子通道的研究进展及其作用机制。
一、细胞内钙离子通道的分类根据细胞膜的机制以及钙离子在细胞内运输途径的不同，可以将钙离子通道分为两大类：第一类是电压依赖性离子通道(VDCCs)，第二类是配体依赖性离子通道(Ligand-gated ion channels, LGICs)。
1.电压依赖型钙离子通道VDCCs是细胞膜上的一种可充电蛋白质，在细胞膜贴片或内膜片上含有对称的阳离子通道，可通过细胞膜受体激动剂的作用，直接开放通道。
此外，在电压够高时，VDCCs也能打开通道。
VDCCs在神经元、肌细胞、内分泌细胞等组织中都有广泛的分布，并发挥重要的作用，如自发性神经冲动的传递，肌细胞的收缩，以及内分泌活动的调控等。
2.配体依赖型钙离子通道配体依赖型钙离子通道主要分为两类——离子型和非离子型的。
离子型的钙离子通道包括nicotinic acetylcholine receptor（nAChR）、glutamatergic receptor和GABA-a receptor等，这些通道是由四个不同的亚单位组合而成的，能够接受相应的配体(乙酰胆碱、谷氨酸等)的结合，并在配体结合时开放离子通道。
非离子型的钙离子通道包括Cation-pi and tocopherol-mediated gating channels （cat-CPG channel）和TRP激活的非选择性钙离子通道(TRPACs)等，这些通道的活动和特性并不只与Ca2+直接相关。
钙离子、钙通道与白血病的关系
钙离子、钙通道与白血病的关系目前治疗白血病的有效机制之一就是诱导白血病细胞的凋亡与分化，大量研究表明，诱导白血病细胞凋亡与分化的过程中都伴随着细胞内钙离子浓度（[Ca2+]）的变化。
可见细胞内[Ca2+]对白血病细胞有着一定的影响。
Ca2+广泛存在于细胞内液与细胞外液中，它作为第二信使，在细胞的生理调控中具有重要的功能，在生理状态下，胞浆内游离Ca2+浓度大约维持在100nmol/L左右，细胞内的Ca2+主要存在于线粒体和内质网中，细胞外及内质网内的[Ca2+]比胞浆内要高得多，在mmol/L水平。
[Ca2+]的这一亚细胞分布受内质网，线粒体和细胞膜的Ca2+通道的调控。
1 Ca2+通道Ca2+通道是镶嵌在膜脂质中的糖蛋白或外侧糖基化的蛋白复合体，它在细胞膜上形成一个功能单位，具有Ca2+的高度选择通透性，调节着Ca2+的转运和细胞的功能。
1.1 分类根据Ca2+通道所在的部位可将其分为质膜上的Ca2+通道和细胞内Ca2+通道1.1.1 质膜上的Ca2+通道质膜上的Ca2+通道根据调节机制，可分为三个主要的Ca2+通道：电压开启性Ca2+通道（VDCC），受体开启性Ca2+通道（ROCC）和储存开启性Ca2+通道（SOCC）。
VDCC和ROCC一般产生短暂、高强度的Ca2+爆发；而SOCC则产生较小的持续性的Ca2+灌注。
SOCC的开放由贮存Ca2+的充盈状态决定。
当贮存钙排空时，质膜上的SOCC开放，Ca2+进入；反之则关闭。
SOCC对Ca2+特别敏感，Ca2+对SOCC有双相性影响，即低水平时激活，高水平则抑制其活性。
1.1.2 细胞内Ca2+通道细胞内主要有两类Ca2+通道：即Ryanodine受体（RyRs）家族和IP3R家族，主要位于内质网（SR）或肌质网（ER），有三个RyRs亚型和四个IP3R亚型。
两个受体家族在结构和功能上具有较多相似性，可能由共同的祖先进化而来。
每个受体的C末端形成嵌入SR或ER中的跨膜区域，构成功能性Ca2+通道。
Ca2+在细胞内的生理作用
Ca2+在细胞内的生理作用摘要：本文主要介绍Ca2+的一些作用，钙是人体内最重要的元素之一，参与一切生命活动过程，维系着细胞的生理功能。
钙主要是以离子形式发挥作用，其作用方式类似于激素的第二信使，因此有人称之为“生物学信使”。
血浆中的钙离子浓度虽比细胞内高千倍以上，但比起骨骼和其他组织来说，还是很少的。
但它存在于身体各部分，是调节体内钙浓度的重要因素之一。
就是这些钙离子，通过平衡细胞内钙离子水平，在细胞中发挥着重要的作用。
它维持了神经、肌肉、凝血机制，并在神经介质和激素的释放等生理功能方面发挥着重要作用，与细胞的受精等作用也有着密切关系。
一Ca2+与突触前神经递质的释放和突触后整合作用当神经冲动抵达神经末稍时，末梢产生动作电位和离子转移，钙离子由细胞膜外进入膜内，使一定数量的小泡与突触前膜贴紧、融合起来，然后小泡与突触前膜粘合处出现破裂口，小泡内递质和其他内容物就释放到突触间隙内。
在这一过程中钙离子的转移很重要。
如果减少细胞外钙离子的浓度，即细胞膜内外的钙离子浓度差下降，则神经递质释放就要受到抑制，而增加细胞外钙离子的浓度差，则递质释放就增加。
所以，钙离子由膜外进入膜内数量的多少，是直接关系到递质释放量的。
钙离子是小泡膜与突触前膜贴紧融合的必要因素。
钙离子有两方面作用：一方面是降低轴浆的粘度，有利于小泡移动；另一方面是消除突触前膜内的负电位，便于小泡和突触前膜接触而发生融合。
神经递质释放后，穿过突触间隙，激活突触后受体，这是突触后整合作用的第一步。
整合作用的一部分经由亲离子受体的开放产生电位变化直接总合而发生在质膜水平；而另一部分额外的、重要的突触后整合作用通过信号级联发生在细胞内，这些信号级联控制着多种代谢过程和生物合成过程，进而调节长时程神经元反应，如调节突触强度、神经元兴奋性和调控蛋白质合成，Ca+在所有这些过程中所扮演的至关重要的作用。
和控制膜通道的许多依赖Ca2+的信号、长时程突触可塑性及基因表达都被详细描述过。
细胞内钙离子的研究进展
细胞内钙离子的研究进展细胞内钙离子的研究进展【摘要】钙离子对细胞的功能起着至关重要的作用，因此研究细胞内钙离子有非常重要的意义。
现从细胞内钙离子的生理作用，检测方法，以及与细胞内钙离子相关疾病作一综述。
【关键词】钙离子文章编号：1004-7484（2013）-02-0569-02钙在维持细胞结构和功能起着重要作用。
钙在体内有两种形式：结合状态和离子状态（钙离子），钙离子又分为细胞内钙离子和细胞外钙离子。
正常情况下，细胞外液钙离子的浓度约为10-3mmol/L，细胞内钙离子浓度为10-7mmol/L，二者之间保持动态平衡。
当这种平衡被打破以后，将会出现细胞的损伤和疾病。
1 细胞内钙离子的生理作用1.1 钙离子在肌肉―兴奋收缩偶联中的作用在神经―肌肉接头处兴奋传递的关键是钙离子的内流。
在肌肉―兴奋收缩偶联中，当肌细胞质内钙离子升高，肌肉收缩；当胞质内的钙离子降低，肌肉舒张。
因此胞质内钙离子浓度的升高和降低是引起肌肉收缩和舒张过程的关键。
1.2 钙离子作为第二信使的作用当某些受体与配体结合后，可将二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2），分解为三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG），IP3与内质网或肌质网膜上的受体结合引起钙离子释放，然后钙离子与胞质中的钙调蛋白（CaM）结合，生成4Ca2+.CaM复合物，进而发挥各种生理作用。
1.3 钙离子调节神经递质的释放当神经纤维传来动作电位，到达末梢，使突触前膜去极化，钙离子内流，是末梢内钙离子浓度升高，钙离子可启动突出小泡的出胞机制，从而使乙酰胆碱释放突触间隙。
2 细胞内钙离子的检测方法2.1 钙离子选择性微电极测定法钙离子选择性微电极是一种电化学敏感器。
它是利用内充液和组织或细胞之间产生电位差，理想情况下，该电位差是钙离子对数的线性函数，遵循Nernst方程。
该方法的优点：不需使用指示剂。
缺点：穿刺损伤细胞可引起渗漏。
2.2 钙离子活化的荧光蛋白60年代从水母体内发现钙结合发光蛋白，Aequorin是应用最广泛的发光蛋白，它与钙离子结合后，释放氧分子，氧化coelenterazine发出波长465nm的蓝色荧光。
钙信号
细胞内钙信号Ca2+信号（Ca2+signals）调控着细胞内许多重要的功能，包括短期效应如细胞电兴奋、收缩和分泌功能；长期效应如细胞转录、增殖和分化以及死亡。
一、Ca2+在人体内的含量及分布99% 存在于骨骼和牙齿分布于血浆和组织细胞内的钙不到人体钙的1%细胞外：游离Ca2+浓度约1~2mmol/L细胞内：细胞核 50 ％线粒体 30 ％，浓度为0.6 mmol／L内质网 14 ％，约0.28 mmoI／L质膜(外层)占5 ％，约0.1 mmol／L胞浆Ca2+浓度：细胞在静止(非激活)状态时，细胞溶质中仅占总钙的0．5 ％(结合态)或0．005 ％(离子态)。
胞浆游离Ca2+浓度约0．1 μmo1/L，不但远低于细胞外液，而且低于肌浆网和线粒体内的Ca2+浓度。
随着细胞的活动，胞浆Ca2+浓度会发生变化。
例如，心肌细胞胞浆游离Ca2+浓度随心动周期在0.1～10µmol/L的范围内变动，这是心肌舒缩活动的基础。
血管平滑肌内Ca2+浓度的改变也为血管舒缩所必须。
内分泌细胞的分泌活动也伴随有细胞内钙的变化。
另外，在许多病理生理状态下，细胞内钙水平大大增加，引起细胞功能的改变，甚至导致细胞死亡。
因此认为细胞内Ca2+稳态失控是许多外界因素引起细胞坏死的共同机理，因此细胞溶质Ca2+处于极为严格的调节控制之中。
二、钙信号的来源有两条途径：细胞外Ca2+内流和细胞内钙库钙的释放。
（一）细胞外Ca2+内流研究发现，细胞膜上有三种主要的钙进入通道，即电压依赖性钙通道（VOCs）、受体门控性钙通道（ROCs）和储存开启性钙通道（SOCs）三个通道，其力学特征显著不同。
VOCs和ROCs常产生短暂、高强度的Ca2+内流，对VOCs和ROCs的开放机制已比较清楚。
而SOCs则产生持续的、较小Ca2+内流。
SOCs的开放由储存钙的充盈状态决定。
当储存钙排空时，细胞膜上的SOCs开放，Ca2+进入；反之关闭。
Ca2+信号的基本特性
Ca2＋信号的基本特性Ca2＋信号检测 Ca 2＋敏感性光蛋白，是一种来源于水母的Ca2十激活发光蛋白质。
分子量约为22kD，不能穿过细胞膜，是早期胞内Ca2＋有效的指示剂。
将此种蛋白注入胞质中，当细胞内Ca2＋浓度增强时，则可诱发光脉冲，用来记录和分析Ca2+浓度时光变幻特性。
近年来，胞内Ca 2+检测的重大进展在于应用一系列合成的荧光Ca2+指示剂。
这些指示剂可检测到浓度为50nmol/L-1 μmol/L的Ca 2+。
Quin 2带负电荷，不能自由穿过胞膜，且它的结构类似于EGTA，可与Ca2+高度亲和。
它首先以不带电荷的酯衍生物进入细胞，然后在胞内被水说明放，积聚。
它的缺点是其荧光强度只在很小的范围内随着Ca 2+的上升而上升，并且不能估算Ca2＋浓度的值。
其次代指示剂的代表是Fura2，与Ca2＋结合后经特定的波长激发，其强度与Ca2＋浓度成比例关系，因此可以估算胞内Ca2+浓度。
应用上述指示剂，我们几乎可以检测全部细胞的胞内Ca2+变幻状况。
Ca2＋信号的时光和空间特性以荧光染料为指示剂，利用荧光显微镜记录Ca2＋浓度变幻状况。
讨论发觉，在激活后，Ca2＋的变幻显示出一系列的尖峰或称为Ca2＋振荡（Ca2+oscillations)。
Ca 2+振荡的周期和频率取决于刺激的强度。
低浓度或临时的Ca2+释放引起短期的振荡，而高浓度或长时光的Ca2+浓度变幻则可引起长时程的Ca2＋信号，并可合并为长久剧烈的Ca 2+信号。
在不同的细胞内，Ca 2+的空间分布不同，因此其信号的空间性并不统一。
普通来说，单一或少数的Ca2+通道激活，引起局部的Ca 2＋动员，可记录到成为脉冲或钙闪耀的Ca2+信号。
假如刺激加强，则Ca2+信号蔓延，直至遍布至囫囵细胞。
高兴性细胞和非高兴性细胞的Ca2+信号在骨骼肌细胞内，临时性Ca2+信号的产生源于局部RyR1与DHRPs形成的复合物。
随着高浓度Ca2+区域的扩大，其他的Ca2＋敏感性RyRs受体及IP3 R，开放，Ca2+浓度升至高于静息水平。