鈣離子

鈣離子是機體各項生理活動不可缺少的離子。 它對於維持細胞膜兩側的生物電位，維持正常的神經傳導功能。維持正常的肌肉伸縮與舒張功能以及神經－肌肉傳導功能，還有一些激素的作用機制均通過鈣離子表現出來。

基本介紹

• 中文名：鈣離子
• 外文名：calcium ion 
• 釋義：鈣元素以化合物的形式存在
• 作用：維持細胞膜生物電位和神經傳導
• 獲得途徑：鈣原子失去了兩個電子
• 檢驗方法：焰色反應、沉澱反應
• 測定方法：重量法
• 主要生理功能：四大項
• 化學符號：Ca

鈣離子信息

綜述

鈣離子是鈣元素在化合物中的存在形式。鈣原子失去了兩個電子就成了鈣離子。

鈣元素(Ca)是重要的人體組成之一，一般總以鈣離子形式存在。鈣在人體內含量很大，絕大部分都存在與骨骼和牙齒中，很少量存在於血液和組織里。由於新陳代謝每天都需要從食物中補充一定量的鈣。成人推薦每日攝取1000毫克，長身體的時候推薦每日1300毫克。所以青少年需要的鈣比成人高一些，因為骨骼的發育需要。身高發育跟遺傳有關，但跟出生之後的營養同樣有關。保證足夠的營養包括鈣很重要，這也是為什麼子女比父母輩平均身高高的原因。

鈣離子載體A23187

各種食物里都有鈣離子，牛奶和奶製品里最多。比如200毫升牛奶（一杯左右）含鈣離子300毫克左右。所以即使胃口不好吃不好東西加上兩杯牛奶也足夠了。如果真的要補的話多吃些豆製品，菠菜等鈣含量高的食物，天然食物營養均衡是最好的選擇。

鈣離子的檢驗

焰色反應：若某物質的焰色為磚紅色，則該物質含Ca

1,取一鉑絲用稀鹽酸酸洗後灼燒,反覆多次,直至火焰變為無色.

2,將鈣產品放在碾缽中，用玻璃棒碾成粉末.

3,用鉑絲分別蘸一些粉末放置酒精燈上灼燒,觀察火焰的顏色.

水中鈣離子的測定

測定鈣、鎂離子的可靠方法為重量法，這種方法手續繁瑣，分析速度慢，常用的方法是EDTA絡合滴定法，EDTA絡合滴定法適用於工業循環冷卻水中鈣含量在2-200mg/l，鎂含量在2-200 mg/l的測定，也適用於其他工業用水及生活用水中鈣、鎂離子含量的測定。

鈣離子的測定：用移液管吸取50ML水樣於250ML錐形瓶中，加1ML1+1鹽酸溶液，煮沸半分鐘，加三乙醇胺1+2溶液2ML，再加氫氧化鉀（20%）溶液5ML，加少量鈣-羧酸指示劑，再用EDTA標準溶液進行滴定，當溶液顏色由紫紅色變為亮藍色時即為終點。

作用

綜述

它的主要生理功能均是基於以上的基本細胞功能，主要有以下幾點：

1.鈣離子是凝血因子，參與凝血過程；

2.參與肌肉（包括骨骼肌、平滑肌）收縮過程，鈣離子在骨骼肌收縮過程中起著觸發、 調控的作用，鈣離子的濃度影響著收縮的速度和力量。

3.參與神經遞質合成與釋放、激素合成與分泌；

4.是骨骼構成的重要物質。

其中幾個重要作用的產生機制如下：

傳導神經信號

機制：促進神經遞質分泌。

當第一個細胞興奮時，產生了一個電衝動，此時，細胞外的鈣離子流入該細胞內，促使該細胞分泌神經遞質，神經遞質與相鄰的下一級神經細胞膜上的蛋白分子結合，促使這一級神經細胞產生新的電衝動。以此類推，神經信號便一級一級地傳遞下去，從而構成複雜的信號體系，乃至最終出現學習、記憶等大腦的高級功能。

當機體缺鈣時，神經遞質的釋放受到阻隔，人體的興奮機制和抑制機制遭到破壞。如果是兒童缺鈣，會夜啼、夜驚、煩躁失眠，嚴重的導致大腦發育障礙，出現反應遲鈍、多動、學習困難等症，影響大腦成熟和智力。

讓心臟跳動

機制：帶正電的鈣離子，讓細胞內外發生電位差。

帶正電的鈣離子，穿過細胞膜，進入心肌細胞，因為細胞內外的鈣濃度相差較大，形成較大電位差，產生了刺激細胞膜收縮的生理效應。

心肌細胞收縮，又將鈣離子給泵出了細胞膜外，形成反向的電位差，心肌細胞膜在這種反向電位差的作用下，開始舒張；舒張後，細胞膜的通透性增強，鈣離子再次穿過細胞膜進入心肌細胞，再次引起心肌收縮，如此往復，心臟就有節律地跳動起來。

傳遞禦敵信號

機制：外來抗原激活T細胞受體，啟動了鈣離子介導的信號通路，促使免疫細胞分化和生長。

當病菌、細菌、毒物等外來入侵者侵入人體時，是鈣離子首先發出預警信號；隨後鈣離子又發出入侵者有何特性的信號，免疫系統隨之組織相應的免疫細胞，捕獲和吞噬敵人。

鈣離子水機

一旦鈣缺乏，就會發生免疫系統功能下降、紊亂，引發疾病。如：自身免疫性疾病紅斑狼瘡、風濕病；皮膚病：皮炎、痤瘡等。補鈣，對治療這些病有重要作用，反證了鈣的功能。

調節酶的活性

機制：細胞內的鈣調節蛋白與鈣離子結合，形成的一種複合物，可激活體內多種酶的活性。

如果皮膚被割傷了，流血了，鈣離子立刻發出信號，逐級激活凝血酶，啟動凝血機制，以止血。

食物中的營養要靠酶的分解，才能被人體吸收，而蛋白酶、脂肪酶、澱粉酶、ATP酶等多種酶和激素，要靠鈣離子的作用，才會充滿活性，因此營養學有“補鈣，是補充一切營養的根源”的說法。

調控生殖細胞的成熟和受精

機制：精子DNA的最前端，是一個由鈣組成的頂體。

精子攜帶的DNA的最前端是一個由鈣組成的頂體，正是這個鈣頂體使精子在到達卵細胞邊緣時，破壞和穿透卵細胞的內層膜，受精的一瞬間就這樣發生了。

同時由鈣組成的波狀物環繞著卵細胞，這被稱為鈣振盪。鈣振盪起到了激活卵子的作用，使卵子獲得受精能力，一個生命的孕育從此開始了。

因此，鈣若不充足，直接影響人的性功能和精子的活力，導致不育。

近期研究發現，鈣參與著更廣泛的生理過程，如細胞興奮性的控制、細胞代謝、細胞形態的維持、細胞周期的調控等。

鈣離子可以激活信號轉導相關的酶類

1、鈣離子在細胞中的分布具有明顯的區域特徵

細胞外液游離的鈣濃度遠高於細胞內鈣濃度，而細胞內的鈣離子則有90%以上儲存於細胞內鈣庫（內質網和線粒體內），胞質內的鈣濃度很低。如果細胞質膜或細胞內鈣庫的鈣離子通道開啟，可引起胞外鈣的內流或細胞內鈣庫的鈣釋放，使胞質內鈣離子濃度急劇升高。而鈣離子進入胞質後，又可再經細胞質膜及鈣庫膜上的鈣泵（鈣離子－ATP酶）返回細胞外或細胞內鈣庫，維持細胞質內的低鈣狀態。

2、鈣離子的下游信號轉導分子是鈣調蛋白

鈣調蛋白（calmodulin，CaM）是一種鈣結合蛋白，分子中有4個結構域，每個結構域可結合1個鈣離子。胞質中鈣離子濃度低時，鈣調蛋白不易結合鈣離子；隨著胞質中 鈣離子濃度增高，鈣調蛋白可結合不同數量的鈣離子，形成不同構像的鈣離子/鈣調蛋白複合物。鈣調蛋白本身無活性，形成鈣離子/鈣調蛋白複合物後具有調節功能，可調節鈣調蛋白依賴性蛋白激酶的活性。

3、鈣調蛋白不是鈣離子的特定靶分子

除了鈣調蛋白，鈣離子還結合PKC、AC和cAMP－PDE等多種信號轉導分子，通過變構效應激活這些分子

補鈣事項

補鈣從孕前開始

骨鈣：胎兒期，首先形成了一個骨化中心，即由軟組織（骨膠原）構成的骨骺，胎盤輸送來的鈣等營養物質不斷地在骨骺上沉積，胎兒出生時，小胳膊等骨頭已基本形成，只是硬度不夠罷了。 嬰兒出生，從食物中攝取的鈣等營養物質，繼續在骨骺上沉積，形成“羥磷灰石”。此時，新骨100%地更新舊骨，並不斷地伸長、硬化，需要大量的鈣。

血鈣：胎齡25周至生後6個月內，是大腦皮層各種神經元、神經膠質、神經纖維發育的激增期，神經細胞生長速度極快。2歲後細胞增殖速度減慢、體積增大。

孕婦補鈣要從孕前開始，如果孕婦缺鈣，可使胎兒腦細胞分裂減慢，膠質細胞數目減少，嚴重者神經元數目亦少，智慧型發育遲緩。

青年時爭取較高骨峰值

骨鈣：我們的骨頭裡有成骨細胞和破骨細胞。在嬰兒－青年期，成骨細胞的活性遠遠大於破骨細胞，讓骨頭在正常的新陳代謝過程中，新骨的生成，遠遠大於舊骨。到30歲時，人的骨峰值達到高峰。如果這一階段鈣攝入量充足，獲取了一個較高的骨峰值，以後即使發生退行性的骨丟失，也不容易骨質疏鬆。

已經證實，青少年時期缺乏運動，將嚴重影響到骨密度和骨礦含量的儲備。血鈣：學生學習緊張，如果給高度用腦的學生，尤其是那些有過於緊張、失眠、情緒失控等應考綜合徵的學生，補充足夠的鈣，增強神經組織的傳導能力和收縮性，可使他們在學習時注意力高度集中、提高效率；在休息時能充分休息、徹底放鬆，保持良好、高效的學習狀態。

鈣離子通道

中老年減緩骨丟失速度

骨鈣：30－40歲，成骨細胞和破骨細胞活性相當，維持著高骨峰值的水平；40歲後，破骨細胞活性大於成骨細胞。

但是，生命中後期儘管不能增加骨密度，如果鈣攝入量充足，至少能保持已有的骨密度並且增加骨礦含量。

血鈣：缺鈣，神經調節能力下降，可讓老人記憶力減退、耐力下降、神經衰弱、老年痴呆。

植物雌激素保護婦女

前兩天下雪，記者在某三甲醫院看到，幾分鐘內有3位因路滑摔倒而骨折的市民前來就診，竟全是50多歲的女性。原因是更年期婦女，失去了雌激素的保護，骨丟失遠大於男性。

女性孕育，消耗大量的鈣，為補其不足，女性產生了一種特殊的生理功能，即讓雌激素刺激調控鈣平衡的甲狀旁腺素，進而激活成骨細胞，促進骨質的生成。

而絕經婦女因雌激素水平下降，甲狀旁腺素的分泌和維生素D的羥化功能被抑制，導致骨鈣丟失。

大豆異黃酮，其分子結構與人體自身分泌的雌激素極其相似，故稱植物雌激素，可對絕經期婦女“雌激素”繼續保護。

補充維生素D有利於鈣離子吸收

維生素D是鈣被骨髓吸收的載體，L-天門冬氨酸鈣鈣立速不需要維生素D輔助吸收，會直接被小腸絨毛吸收。

相關知識

補鈣紅綠燈

1、綠燈：維生素D幫助鈣吸收

（1）、腸黏膜是鈣吸收的首要通道，而維D可促使腸道黏膜生成鈣結合蛋白，“運載”鈣離子穿過腸腔壁進入血液。

（2）、維D能直接刺激骨骼中的成骨細胞，促進鈣鹽沉積；維D還能促進破骨細胞的活性，使舊骨質中的骨鹽溶解而增加骨鈣釋放。

（3）、維D在腎臟，間接地促進腎小管對鈣的“回收利用”。

2、黃燈：少食鹽等於補鈣。

科學家發現，鹽的攝入量越多，鈣的吸收就越差。“新版膳食指南”推薦的標準是，每人每日食鹽量不超過6克。

鈣質遷徙釀惡果

每日鈣攝入量不足，血鈣“奪取”骨鈣，以保證生命活動之需，而鈣質的遷徙，會造成血管硬化等惡果。

人體有一個自穩系統，當血鈣水平低時，立刻發布一種信息，甲狀旁腺接到信息後，立即分泌“破骨素”，這種激素刺破骨膜，激活破骨細胞，溶出骨鈣，補血鈣之不足。而這些溶出的骨鈣，其濃度遠遠高於血鈣，極易沉積在血管壁上，吸引膽固醇進入血管，造成動脈硬化。近年來醫學研究表明，補鈣，不僅可以防骨質疏鬆，還可以防治動脈硬化和高血壓，還有顯著的降低血脂作用。

鈣離子拮抗劑

鈣離子拮抗劑也叫鈣通道阻滯劑，是高血壓治療中一類非常重要的藥物，我國有一半以上服藥治療的高血壓患者套用鈣離子拮抗劑。國際上的重要臨床研究顯示，亞洲患者對鈣離子拮抗劑更敏感，也更容易堅持治療。那么，鈣拮抗劑是如何降低血壓的呢？這一類藥物該如何正確使用呢？

講到鈣離子拮抗劑的作用機理，首先要談高血壓是如何產生的。血壓是指血液在血管內流動時對血管壁產生的側壓力。絕大部分高血壓患者（90%以上）沒有特定的病因，多是隨著年齡增加，血管壁彈性減弱，阻力增加而引起的。在心肌和血管壁平滑肌細胞膜上都有鈣離子通道，它像一扇大門一樣控制鈣離子的出入，細胞內鈣離子濃度的增加，可以引起細胞的收縮，使血管阻力增加，血壓升高。鈣離子拮抗劑就像忠實的門衛，它與鈣離子通道結合後，就阻止了鈣離子進入細胞，從而使血管鬆弛，阻力減小，血壓降低。另外，有些鈣離子拮抗劑如氨氯地平（絡活喜），地爾硫卓還能直接舒張供給心臟血液的冠狀動脈，用於治療心絞痛。

鹼性鈣離子球

鈣拮抗劑是一個成員眾多的大家庭，很像在同一把大傘下避雨的人，性別、年齡、種族、性格各不相同。使用歷史最長、最普遍的是硝苯地平（心痛定），它是第一代的鈣離子拮抗劑。服用心痛定後血壓很快降低，但由於血管迅速擴張，病人常常感到頭痛、心跳快、面紅、不容易堅持治療。另外，心痛定作用持續時間短，一般每天需服用3次，並且兩次服藥間血壓可能會上升，很難做到24小時有效控制血壓。基於我國經濟發展現狀，還有相當部分患者需要價格低廉的藥物，但此時需注意不要長期、大劑量服用短效的鈣離子拮抗劑，可以加用β－阻滯劑以加強療效，減少副作用。

為了克服第一代鈣離子拮抗劑的缺點，又開發了第二代藥物，包括短效鈣離子拮抗劑的緩釋和控釋劑型，通過給以往不夠理想的短效藥物穿上一件特殊的外衣，達到作用持續時間延長，副作用減少的目的。但患者的胃腸道功能可能影響藥物的療效，所以此類藥不能掰成兩半服用。

絡活喜是第三代鈣離子拮抗劑的代表藥物，也是分子本身長效的鈣離子拮抗劑。它的半衰期長達35—50小時，因此不需要使用緩釋或控釋劑型，就可以做到每日服用一次，24小時平穩控制血壓，並且它的療效不受患者胃腸道功能和食物的影響，也可以和絕大多數藥物一起服用，還可以掰成兩半服用。另外，由於它的作用持續時間很長，病人偶爾漏服一次不會造成血壓升高。

值得一提的是，鈣劑與鈣離子拮抗劑不矛盾。實際上，這兩種藥物雖然作用相反，但聯合使用時，其作用非但不會相互抵消，而且能相互促進。

補鈣是為了糾正負鈣平衡，防止體內的鈣代謝紊亂和骨鈣丟失，同時避免鈣鹽異常沉積在血管、軟組織內，減少動脈粥樣硬化的發生。細胞膜上有專門的鈣離子通道，正常情況下，細胞外的鈣離子濃度遠遠大於細胞內的鈣離子濃度，這種濃度梯度的維持主要靠的是鈣離子通道。一旦細胞膜上鈣離子通道調控失靈，大量鈣離子就會進入細胞內，引起血管平滑肌收縮，血壓就會升高，甚至會引起心絞痛、心肌梗死。鈣離子拮抗劑可通過拮抗鈣離子通過細胞膜進入細胞，從而減少血管的收縮。適當正確地使用鈣離子拮抗劑能及時關閉鈣離子通道，阻斷鈣離子的非正常內流。臨床中常用的鈣離子拮抗劑，如硝苯地平、氨氯地平、拉西地平等都是治療高血壓的首選藥物。由此可見，鈣劑與鈣離子拮抗劑均能起到保護心腦血管、預防和治療高血壓的作用，兩者同服並不矛盾。

臨床研究發現，老年高血壓患者在服用降壓藥的同時，服用鈣劑有助於降低血壓。此外，補充鈣劑能抵消高鹽膳食對自發性高血壓的致高血壓作用，這可能與鈣劑可防止血漿中去甲腎上腺素濃度的升高有關。

鈣離子與機體衰老和缺鈣

細胞內鈣離子增加，導致細胞功能異常（減退或衰竭），是機體衰老的進程。也就是說，人衰老的過程（機體器官功能減退的過程）就是細胞內鈣增加的過程。細胞內為什麼鈣會增加呢？

缺鈣是一個主要且重要因素：缺鈣——甲狀旁腺激素分泌增加——骨鈣溶解釋放至血液（可導致骨質疏鬆）——鈣進入細胞——細胞內鈣增加——降鈣素分泌增加——血鈣回至骨骼（導致骨質增生）

上述過程是個循環、反饋過程。 細胞內鈣增加，平滑肌緊張度增加，在部分人就會出現血壓升高——高血壓。

從上述循環過程看，血鈣不能真實反映機體鈣的水平。因此並不能以血鈣水平斷定缺鈣與否。

所以，適當補鈣對延緩衰老、預防疾病有相當重要的臨床意義。