Роль кальция в клетке.

Периодические процессы часто встречаются в биологических системах на разных уровнях – от биосферного (атмосферные явления) до молекулярного (гликолиз).
В клетке одним из колебательных процессов является периодическое изменение концентрации внутриклеточного кальция. Кальций в клетке присутствует в наномолярном количестве. Снаружи клетки кальция на 4 порядка больше. Клетка всячески поддерживает низкую цитоплазматическую концентрацию кальция, т.к. этот ион способен связываться с фосфатами, присутствующими в составе АТФ, образуя нерастворимую соль, то есть Ca2+ необратимо отнимает фосфат у энергетических молекул клетки. Кальций входит в клетку пассивно через каналы по градиенту концентрации. Для выхода из цитоплазмы в ЭПР и окружающую среду используются системы первичного и вторичного активного транспорта (Ca2+/Na+-насос, Сa2+- АТФаза). Клетки очень чувствительны к изменению концентрации Са, на чем и основаны его регуляторные свойства.

Ионы кальция лежат в основе фосфатидилинозитолного механизма сигналинга. Определенный гормон может связываться с метаботропными рецепторами на мембране, при этом образуется активный G-белок. П-белок активирует фермент фосфолипазу С, которая отщепляет от мембранного липида фосфотидилинозитол-4,5-фосфата инозитол-1,4,5 –трифосфат. Эта молекула является рецептором к кальциевым каналам на мембране ЭПР. Так, уровень кальция в цитоплазме повышается в ответ на присутствие гормона.

Изменение концентрации Са – это автоколебательный процесс. Колебания кальция имеют постоянный период и амплитуду, а также устанавливаются независимо от условий и поддерживаются благодаря свойствам самой системы. В фазовом пространстве такому поведению соответствует предельный цикл.