备课素材知识点：Ca2+的含量太低，为什么会出现抽搐 高中生物人教版必修1

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人教2019版高中生物学教材必修1第22页中提及“哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+。如果Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状”：
这是学生比较难以理解的现象，但是却与高考中物质跨膜运输及神经兴奋传导等知识紧密相关，也是非常有可能被高考命题人员利用来创设情境考查学生科学思维、科学探究能力的。
血钙含量低会引起抽搐主要是因为Ca2+浓度低引起人体神经-肌肉兴奋性增高所致。
那么，为什么神经-肌肉兴奋性会增高呢?
这与 Na+-Ca2+交换蛋白有关。在肌细胞膜上除存在钙泵外还存在Na+-Ca2+交换蛋白，Na+-Ca2+交换蛋白以3个Na+交换1个Ca2+的形式对细胞内外的 Na+、Ca2+进行双相转运。Na+-Ca2+交换蛋白的活性主要受跨膜Na+浓度的调节，此外还受Ca2+、ATP、 Mg2+、H+浓度的影响。一般生理条件下是将细胞内的Ca2+运出细胞,与细胞膜钙泵共同发挥作用,维持心肌细胞静息状态所需的低Ca2+浓度。外的Ca2+浓度低时，通过Ca2+通道流入细胞内的 Ca2+的速率降低，使细胞内的Ca2+总量下降，细胞膜钙泵与Na+-Ca2+交换蛋白的功能都受到抑制，运出细胞的Ca2+量减少，运人细胞内的Na+量也随之减少,细胞内的Na+浓度也随之降低。
因此,细胞外的低Ca2+浓度环境会导致细胞内形成低Na+浓度环境。因此，当神经、肌肉细胞受到刺激时，更易通过 Na+通道发生Na+内流，引发兴奋。Na+和Ca2+都带正电荷,所以细胞外的Ca2+内流对Na+内流有竞争性抑制作用,也就是“膜屏障作用”。
当处于细胞外低 Ca2+浓度环境时，Ca2+的膜屏障作用减弱，Na+内流增多,细胞兴奋性增高。Ca2+还影响着细胞的阈电位,当细胞外的Ca2+浓度降低时,会导致发生动作电位的阈值降低,更易于引发神经-肌肉兴奋。
肌细胞兴奋-收缩耦联关键因子“Ca2+”并没有因为细胞外低Ca2+浓度环境而减少，因为肌细胞有丰富的肌质网,肌质网被称为“钙库”,其内储存有丰富的 Ca2+,可以迅速增加肌细胞内的Ca2+浓度，引发兴奋-收缩耦联肌肉收缩。
因此，低血钙时较小的刺激都会引起神经细胞兴奋，使肌细胞频繁地收缩，出现肌肉抽搐痉挛现象;高血钙时则表现为神经肌肉的兴奋度低、肌无力。
例、人体内血钙浓度低于0.01g/100ml时，外界只要有轻微刺激，神经肌肉就会出现强烈的抽搐。这一事例说明钙在人体内的重要作用之一是
A、维持细胞和生物体体生命活动
B、调节内环境的酸碱平衡
C、神经细胞的重要组成成分
D、维持细胞正常渗透压
【答案】A
【解析】试题分析：无机盐对生物体非常重要。依题意，人体内血钙浓度低于0.01g/100ml时，外界只要有轻微刺激，神经肌肉就会出现强烈的抽搐，即较低的血钙浓度会影响神经肌肉细胞的生命活动，说明钙在人体内的重要作用之一是维持细胞和生物体体生命活动，故A正确。