钙离子、肾上腺素、乙酰胆碱对离体蛙心活动有何影响

钙离子、肾上腺素、乙酰胆碱对离体蛙心活动有何影响?为什么?

高钙可见蛙心收缩力增强,但舒张不完全,以致收缩基线上移.在钙离子浓度较高的情况下,心脏会停止在收缩状态,称为“钙僵”.

心肌的舒缩活动与心肌肌浆中的钙离子浓度的高低有关.心肌肌浆网不发达,储钙能力差,易受细胞外钙离子浓度高低影响,当钙离子浓度升高至10-5M水平时,作为钙受体的肌钙蛋白结合了足够的钙离子,这就引起肌钙蛋白分子构型的改变,从而触发肌丝滑行,肌纤维收缩.当肌浆中钙离子浓度降至10-7M时,钙离子与肌钙蛋白解离,心肌随之舒张.用高钙任氏液灌注蛙心,使得肌浆中的钙离子浓度不断升高,钙离子与肌钙蛋白结合数量不断增加,甚至达到只结合不解离的程度,于是,心肌出现钙僵.

滴加肾上腺素后,可见蛙心收缩增强,心脏舒张完全,心博曲线幅度明显增大.因为肾上腺素使心肌收缩能力增强.机理为肾上腺素与心肌细胞膜上的β受体结合,提高心肌细胞和肌浆网膜钙离子通透性,导致肌浆中钙离子浓度增高,使心肌收缩增强.另外,肾上腺素还有降低肌钙蛋白与钙离子亲和力,促使肌钙蛋白对钙离子的释放速率增加；提高肌浆网膜摄取钙离子的速度,刺激钠-钙离子的交换,使复极期向细胞外排出钙离子的作用加速.这样,使心肌舒张速度增快,整个舒张过程明显加强.

滴加乙酰胆碱后,可见蛙心收缩减弱,收缩曲线基线下移,心率减慢.最后,心跳停止于舒张阶段,出现类似高钾时的变化.因为乙酰胆碱使心肌的收缩能力减弱.机理为乙酰胆碱与心肌细胞M受体结合,一方

面提高心肌细胞膜钾离子通道的通透性,促使钾离子外流,将引起（1）窦房结细胞复极时钾离子外流增多,最大复极电位绝对值增大；IK衰减过程减弱,自动除极速度减慢.这两方面因素导致窦房结自律性降低,心率减慢.（2）复极过程中钾离子外流增加,动作电位2、3期缩短,钙离子进入细胞内减少,使心肌收缩力减弱；另一方面乙酰胆碱可直接抑制钙离子通道,减少钙离子内流,使心肌细胞收缩减弱.

综述

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

钙离子碱性还原棒生物电位，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，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：

1.钙离子是凝血因子，参与凝血过程；

2.参与肌肉（包括骨骼肌、平滑肌）收缩过程；

3.参与神经递质合成与释放、激素合成与分泌；

4.是骨骼构成的重要物质。

其中几个重要作用的产生机制如下：

钙离子传导神经信号

机制：促进神经递质分泌。

当第一个细胞兴奋时，产生了一个电冲动，此时，细胞外的钙离

子流入该细胞内，促使该细胞分泌神经递质，神经递质与相邻的下一级神经细胞膜上的蛋白分子结合，促使这一级神经细胞产生新的电冲动。以此类推，神经信号便一级一级地传递下去，从而构成复杂的信号体系，乃至最终出现学习、记忆等大脑的高级功能。

当机体缺钙时，神经递质的释放受到阻隔，人体的兴奋机制和抑制机制遭到破坏。如果是儿童缺钙，会夜啼、夜惊、烦躁失眠，严重的导致大脑发育障碍，出现反应迟钝、多动、学习困难等症，影响大脑成熟和智力。

钙离子让心脏跳动

机制：带正电的钙离子，让细胞内外发生电位差。

带正电的钙离子，穿过细胞膜，进入心肌细胞，因为细胞内外的钙浓度相差较大，形成较大电位差，产生了刺激细胞膜收缩的生理效应。

心肌细胞收缩，又将钙离子给泵出了细胞膜外，形成反向的电位差，心肌细胞膜在这种反向电位差的作用下，开始舒张；舒张后，细胞膜的通透性增强，钙离子再次穿过细胞膜进入心肌细胞，再次引起心肌收缩，如此往复，心脏就有节律地跳动起来。

钙离子传递御敌信号

机制：外来抗原激活T细胞受体，启动了钙离子介导的信号通路，促使免疫细胞分化和生长。

当病菌、细菌、毒物等外来入侵者侵入人体时，是钙离子首先发出预

钙离子水机警信号；随后钙离子又发出入侵者有何特性的信号，免疫系统随之组织相应的免疫细胞，捕获和吞噬敌人。

一旦钙缺乏，就会发生免疫系统功能下降、紊乱，引发疾病。如：自身免疫性疾病红斑狼疮、风湿病；皮肤病：皮炎、痤疮等。补钙，对治疗这些病有重要作用，反证了钙的功能。

钙离子调节酶的活性

机制：细胞内的钙调节蛋白与钙离子结合，形成的一种复合物，可激活体内多种酶的活性。

如果皮肤被割伤了，流血了，钙离子立刻发出信号，逐级激活凝血酶，启动凝血机制，以止血。

食物中的营养要靠酶的分解，才能被人体吸收，而蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、ATP酶等多种酶和激素，要靠钙离子的作用，才会充满活性，因此营养学有“补钙，是补充一切营养的根源”的说法。

钙离子调控生殖细胞的成熟和受精

机制：精子DNA的最前端，是一个由钙组成的顶体。

精子携带的DNA的最前端是一个由钙组成的顶体，正是这个钙顶体使精子在到达卵细胞边缘时，破坏和穿透卵细胞的内层膜，受精的一瞬间就这样发生了。

同时由钙组成的波状物环绕着卵细胞，这被称为钙振荡。钙振荡起到了激活卵子的作用，使卵子获得受精能力，一个生命的孕育从此开始了。

因此，钙若不充足，直接影响人的性功能和精子的活力，导致不

育。

近期研究发现，钙参与着更广泛的生理过程，如细胞兴奋性的控制、细胞代谢、细胞形态的维持、细胞周期的调控等。

钙离子可以激活信号转导相关的酶类

1、钙离子在细胞中的分布具有明显的区域特征

细胞外液游离的钙浓度远高于细胞内钙浓度，而细胞内的钙离子则有90%以上储存于细胞内钙库（内质网和线粒体内），胞质内的钙浓度很低。如果细胞质膜或细胞内钙库的钙离子通道开启，可引起胞外钙的内流或细胞内钙库的钙释放，使胞质内钙离子浓度急剧升高。而钙离子进入胞质后，又可再经细胞质膜及钙库膜上的钙泵（钙离子－ATP酶）返回细胞外或细胞内钙库，维持细胞质内的低钙状态。

2、钙离子的下游信号转导分子是钙调蛋白

钙调蛋白（calmodulin，CaM）是一种钙结合蛋白，分子中有4个结构域，每个结构域可结合1个钙离子。胞质中钙离子浓度低时，钙调蛋白不易结合钙离子；随着胞质中钙离子浓度增高，钙调蛋白可结合不同数量的钙离子，形成不同构像的钙离子/钙调蛋白复合物。钙调蛋白本身无活性，形成钙离子/钙调蛋白复合物后具有调节功能，可调节钙调蛋白依赖性蛋白激酶的活性。

3、钙调蛋白不是钙离子的唯一靶分子

除了钙调蛋白，钙离子还结合PKC、AC和cAMP－PDE等多种信号转导分子，通过变构效应激活这些分子

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