鈣離子的作用2020版高中生物學必修一提到，Ca2+的含量太低，動物會出現(xiàn)抽搐：再看一道試題：鈣在骨骼生長和肌肉收縮等過程中發(fā)揮重要作用。曬太陽有助于青少年骨骼生長，預防老年人骨質疏松。下列敘述錯誤的是(

)A．細胞中有以無機離子形式存在的鈣B．人體內Ca2+可自由通過細胞膜的磷脂雙分子層C．適當補充維生素D可以促進腸道對鈣的吸收D．人體血液中鈣離子濃度過低易出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象解析：Ca2+不能自由通過細胞膜的磷脂雙分子層，需要轉運蛋白的協(xié)助，B錯誤。故答案為B。2.參與突觸傳遞過程，主要是突觸前過程，能夠降低軸漿粘稠度利于突觸小泡的位移，還能削除突觸前膜內的負電荷，促進突觸小泡和前膜接觸。Ca2+內流是誘發(fā)乙酰膽堿釋放的必要環(huán)節(jié)。當動作電位到達神經末梢時，接頭前膜的去極化使電壓門控Ca2+通道開放，大量Ca2+由胞外進入到突觸前末梢內，這些Ca2+不僅是一種電荷攜帶者，可抵消神經末梢內的負電位，而且本身就是一種信使物質，可以觸發(fā)囊泡中的乙酰膽堿以胞吐的形式釋放到接頭間隙中。Ca2+在前膜的興奮和乙酰膽堿遞質釋放過程中起偶聯(lián)和觸發(fā)作用這道試題考查鈣在骨骼生長和肌肉收縮等過程中的作用。那么，鈣離子有哪些作用?鈣離子在人體內發(fā)揮著至關重要的作用，參與調控神經傳導、凝血、肌肉收縮、形態(tài)變化、神經細胞老化和腺體細胞分泌等多項生理活動。這些細胞功能的調控大多依賴于細胞內外的鈣離子濃度差，濃度差的改變會引起細胞功能的損傷甚至于細胞死亡。1.生物體的組成成分，維持生命活動有重要作用。碳酸鈣是人體骨骼和牙齒中的重要組成部分，人體血液中Ca2+含量減少是生長發(fā)育期青少年腿部抽筋的主要原因，這體現(xiàn)了有些無機鹽對維持生物體的生命活動有重要作用。2.鈣對心肌和骨骼肌具有收縮作用。當神經刺激心肌和骨骼肌時，肌漿網中的鈣就游離到肌漿中，Ca2+與肌鈣蛋白結合，引起肌肉蛋白質構象發(fā)生變化，解除肌鈣蛋白及原肌球蛋白的抑制作用，并激發(fā)其ATP酶活力，從而啟動骨骼肌和心肌的收縮，使心臟保持連續(xù)交替的收縮與舒張，維持心動的節(jié)律，鉀離子則與心肌的舒張有關，與Ca2+相拮抗。3.鈣調蛋自(CaM)鈣調蛋自(CaM)是一種能與鈣離子結合的蛋白質。鈣離子被稱為細胞內的第二信使，其濃度變化可調節(jié)細胞的功能，這種調節(jié)作用主要是通過鈣調節(jié)蛋白而實現(xiàn)的。當鈣離子濃度低于一定濃度時，鈣調素就不再與鈣離子結合，鈣調素和酶都復原為無活性態(tài)。因此，可以根據鈣離子濃度的變化來控制細胞內很多重要的生化反應。4.鈣離子濃度差的維持則依靠于細胞膜上的鈣離子通道。鈣離子通道可以維持細胞內外的濃度梯度，使細胞外的鈣離子濃度遠遠大于細胞內的鈣離子濃度。根據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，電壓依賴性鈣通道是調節(jié)心臟及神經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。

例1、科學家發(fā)現(xiàn)了產生痛覺的細胞信號機制。辣椒素受體TRPV1是感覺神經末梢上的非選擇性陽離子通道蛋白，辣椒素和43℃以上的高溫等刺激可將其激活，并打開其通道，激活機理如圖1，請結合圖2回答以下問題：（1）辣椒素與TRPV1結合引起感覺神經末梢上的非選擇性陽離子通道打開，Na＋內流導致神經纖維膜兩側的電位變?yōu)?/p>

外負內正

，從而產生興奮。興奮沿傳入神經纖維傳至神經纖維末梢，引起儲存在

突觸小泡

內的谷氨酸(一種神經遞質)以

胞吐

的方式釋放并作用于突觸后神經元，經一系列神經傳導過程，最終在

大腦皮層

產生痛覺。（2）辣椒素可引起人體中樞神經系統(tǒng)調控呼吸肌運動產生咳嗽反射，請(以文字＋箭頭的形式)寫出相應的反射?。?/p>

辣椒素→TRPV1(感受器)→傳入神經→神經中樞→傳出神經→呼吸肌收縮

。（3）據圖分析，吃辛辣食物時喝熱飲料會加劇痛覺的原因是

較高溫度刺激也能激活TRPV1，促進Ca2+、Na＋進入神經細胞，增強電信號的傳導，使痛覺增強

。（4）某團隊研發(fā)了一種新型靶點鎮(zhèn)痛藥物M，該藥物與TRPV1受體結合后引起Ca＋通道關閉。請結合圖2分析藥物M的鎮(zhèn)痛原理：

該藥物與TRPV1受體結合后引起Ca2+通道關閉，抑制Ca2+內流，進而抑制神經遞質的釋放以阻斷痛覺信號的傳遞

。例2、將肌細胞產生動作電位的興奮過程和肌細胞收縮的機械過程聯(lián)系起來的中介過程，稱為興奮—收縮耦聯(lián)，過程如圖所示三個主要步驟：電興奮通過T管（橫管）系統(tǒng)傳向肌細胞的深處；三聯(lián)管結構處將信息傳遞至Ca2+釋放通道，導致L管對Ca2+的釋放，進而引起收縮蛋白收縮。鈣泵是一種Ca2+依賴式ATP酶，可以分解ATP獲得能量使Ca2+逆濃度梯度轉運，從而實現(xiàn)L管對Ca2+的回收。下列說法錯誤的是（

）A．圖中的三聯(lián)管結構是一種特殊的突觸結構B．若肌細胞的橫管被破壞，則肌細胞接頭處不會產生動作電位C．Ca2+大量釋放進入細胞質基質與收縮蛋白結合引起肌肉收縮D．靜息狀態(tài)時，L管外側的Ca2+濃度高于內側解析：圖中的神經—肌接頭是一種特殊的突觸結構，實現(xiàn)電信號到化學信號再到電信號的轉化，A錯誤；若肌細胞的橫管被破壞，肌細胞接頭處會產生動作電位，但可能導致電信號不能傳導至L管處，Ca2+釋放通道無法正常釋放Ca2+，B錯誤；有圖可知,Ca2+大量釋放進入細胞質基質，與收縮蛋白結合可引起肌肉收縮，C正確；靜息狀態(tài)時，肌肉為舒張狀態(tài)，此時細胞質基質(L管外側)處的Ca2+濃度應低于L管中的例3、鈣調蛋白是廣泛存在于真核細胞的Ca2+感受器。小鼠鈣調蛋白兩端有近似對稱的球形結構，每個球形結構可結合2個Ca2+。下列敘述錯誤的是（

）A．鈣調蛋白的合成場所是核糖體B．Ca2+是鈣調蛋白的基本組成單位C．鈣調蛋白球形結構的形成與氫鍵有關

D．鈣調蛋白結合Ca2+后，空間結構可能發(fā)生變化解析：鈣調蛋白的合成場所是核糖體，核糖體是生產蛋白質的機器，A正確；Ca2+不是鈣調蛋白的基本組成單位，鈣調蛋白的基本組成單位是氨基酸，B錯誤；氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能夠盤曲、折疊，形成具有一定空間結構的蛋白質分子，鈣調蛋白球形結構的形成與氫鍵有關，C正確；小鼠鈣調蛋白兩端有近似對稱的球形結構，每個球形結構可結合2個Ca2+，鈣調蛋白結合Ca2+后，空間結構可能發(fā)生變化，D正確。故答案為B。例4、植物細胞被感染后產生的環(huán)核苷酸結合并打開細胞膜上的Ca2+通道蛋白，使細胞內Ca2+濃度升高,調控相關基因表達，導致H2O2含量升高進而對細胞造成傷害；細胞膜上的受體激酶BAK1被油菜素內酯活化后關閉上述Ca2+通道蛋白。下列說法正確的是(

)A.環(huán)核苷酸與Ca2+均可結合Ca2+通道蛋白B.維持細胞Ca2+濃度的內低外高需消耗能量C.Ca2+作為信號分子直接抑制H2O2的分解D.油菜素內酯可使BAK1缺失的被感染細胞內H2O2含量降低解析：環(huán)核苷酸結合細胞膜上的Ca2+通道蛋白，Ca2+不需要與通道蛋白結合,A錯誤；環(huán)核苷酸結合并打開細胞膜上的Ca2+通道蛋白，細胞內Ca2+濃度