Ca2koncentrasjonen

Ca2-koncentrasjonen refererer til konsentrasjonen av kalsiumioner (Ca2+) i ulike væsker og cellemiljøer, og den spiller en sentral rolle som sekundær budbringer i mange fysiologiske prosesser. Kalsium er et essensielt ion i både kjemiske og biologiske reaksjoner, og celler opprettholder svært lave frie Ca2+-nivåer i cytosol under hvile. Når cellen aktiveres, øker Ca2+-nivået raskt og kommer tilbake til hvileverdier gjennom effektive fjerning- og buffringsmekanismer.

I ekstracellulær væske ligger totalt Ca2+ vanligvis i området 2,2–2,6 mM, hvor omtrent 1,1–1,3 mM er ionisert (fritt). Resten er bundet til proteiner, særlig albumin, eller komplekst med andre anioner. Ionisert Ca2+ er den formen som deltar i signalering og i regulering av mange bindeprosesser.

Innenfor cellen er cytosolens frie Ca2+ vanligvis ca. 100 nM i hviletilstand. Ca2+ lagres i lagringsorganer som endoplasmatiske retikulum (ER) og mitokondrier. Ved stimulering frigjøres Ca2+ fra ER gjennom IP3-reseptor- og ryanodinereceptorer, noe som utløser ulike biologiske responser som muskelkontraksjon, neurotransmitterutslipp og aktivering av enzymer og proteinkinaser. Ca2+-nivåene i cytosol resettes raskt av pumper og exchangers, som SERCA (transport av Ca2+ tilbake til ER), PMCA (pumper ut av cellen) og NCX (nariet av Na+/Ca2+-utveksler).

Kalsium fungerer som en allmenn regulator i cellen og påvirker prosesser som frigjøring av signalmolekyler, enzymaktivitet og genuttrykk. Dysregulering av Ca2+-koncentrasjonen er knyttet til ulike patologier, inkludert hjerte- og nevrodegenerative tilstander, og opprettholdelse av riktige nivåer er derfor avgjørende for cellulær homeostase.

Studier av Ca2+-koncentrasjonen bruker fluoroforindikatorer som Fura-2 og Fluo-4, samt genetisk kodede indikatorer som GCaMP. Målinger skjer ofte med fluorescensmikroskopi eller elektrofysiologiske metoder for å undersøke dynamiske endringer i sanntid.