心肌细胞物理模型
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心肌细胞物理模型
研究对象可以抽象为那些物理元素
研究对象
静息电位
1 人和哺乳动物的心肌细胞的静息电位(resting potential)约为 -90mv 2 心肌细胞对K+的通透性较高，而对其他离子的通透性很低。 3 膜上的生电性Na+，K+泵的活动也可以影响静息电位的数值，使静息电位的绝对值略微增大。
研究对象可以用什么物理规律来描述
欧姆定律
心室肌细胞膜上离子通道中离子的运动类似电路中电子的运动，只是驱动机制不同。当 膜电位不等于平衡电位时，离子X会被驱动通过离子通道从而产生膜电流，这是心肌细胞膜电 学特性的基础。通常这种简单的膜上离子运动，可以描述为下面的欧姆电路模型：
主要心肌细胞模型
• Hodgkin-Huxly模型 • Beeler-Reuter模型 • Luo-Rudy模型 Luo-Rudy1991模型
mv，完成整个复极化过程。
4期 静息期又称4期，也称电舒张期。4期是膜复极化完毕，膜电位恢复至静息电 位的时期，在心室肌细胞，4期膜电位虽然基本上稳定于静息电位水平(-90mv)，但
此时离子的跨膜转运仍在活跃进行。
研究对象可以抽象为那些物理元素
可抽象成的物理元素
膜内外电位差 钾钠离子内外传输过程 离子通道 离子通道的状态与数量 电压 电流 电压门控 电导
动作电位
去极化 0期
在适宜的外来刺激作用下，心室肌细胞发生兴奋，膜内电位由静息时的-90mv迅速上升到+30mv左 右，形成动作电位的升支。0期去极化的持续时间很短，仅1-2ms，去极化的幅度很大，约120mv，去极化 的速度很快，最大速率V可达到200—400V/s
研究对象可以抽象为那些物理元素
研究对象可以用什么物理规律来描述
E= (-RT/nF)ln[I0/Ii]
其中，E代表由任何离子浓度差所形成的电位差，称之为该离子的平衡电位。 R是气体 常数(8．3J／Kmol)。T是绝对温度，在哺乳动物中，T为体温，即37度，n是离子价，F是法 拉第常数(96500 C／mol)，Ii细胞内的离子浓度，I0为心室肌细胞外的离子浓度。 多种离子共同作用的情况可用Goldman-Hodgkin-Katz方程描述，它是Nernst方程的一种 扩展形式。
Leabharlann Baidu复极化 1-4期
1期
膜内电位由+30mv迅速下降到0mv左右，历时约为l0ms，故1期又称为快速复极初期。0期去极化和1期复极化期间膜电位 的变化速度都很快，在记录的动作电位图形上表现为尖峰状。 2期 在1期复极膜内电位达到0mv左右后，复极化的过程就变得非常缓慢，记录的动作电位图形比较平坦，称为平台期，历 时100-150ms。 3期 在2期复极末，膜内电位逐渐下降，延续为三期复极，2期和3期之间没有明显 的界限，在动作电位3期，复极化的速度加快，膜内电位由0mv左右快速地下降至-90
Luo-Rudy1994、1995模型
• Kohl-Hachs模型（MEF反馈模型）
心室肌细胞膜电特性数学建模
• 膜电路模型
• 膜平衡电位模型
• 离子通道门控机制模型
心室肌细胞膜电特性数学建模
• 离子通道电流模型
• 离子泵电流模型
• 离子交换电流模型
• 离子浓度模型
细胞膜内外两侧
电容
研究对象可以用什么物理规律来描述
Nernst方程式:
E= (-RT/nF)ln[I0/Ii] 电化学中，能斯特（Nernst）方程用来计算电极上相对于标准电势(E0) 来说的指定氧化还原对的平衡电压(E)。能斯特方程只能在氧化还原对中两 种物质同时存在时才有意义。 静息电位下，如果细胞膜只对某一种离子通透，或者说在一定的条件 下，当某一个离子通道开放时，那么该离子在膜内外的浓度差所形成的电位 差，就可以用Nernst方程式计算。
研究对象可以抽象为那些物理元素
研究对象
静息电位
1 人和哺乳动物的心肌细胞的静息电位(resting potential)约为 -90mv 2 心肌细胞对K+的通透性较高，而对其他离子的通透性很低。 3 膜上的生电性Na+，K+泵的活动也可以影响静息电位的数值，使静息电位的绝对值略微增大。
研究对象可以用什么物理规律来描述
欧姆定律
心室肌细胞膜上离子通道中离子的运动类似电路中电子的运动，只是驱动机制不同。当 膜电位不等于平衡电位时，离子X会被驱动通过离子通道从而产生膜电流，这是心肌细胞膜电 学特性的基础。通常这种简单的膜上离子运动，可以描述为下面的欧姆电路模型：
主要心肌细胞模型
• Hodgkin-Huxly模型 • Beeler-Reuter模型 • Luo-Rudy模型 Luo-Rudy1991模型
mv，完成整个复极化过程。
4期 静息期又称4期，也称电舒张期。4期是膜复极化完毕，膜电位恢复至静息电 位的时期，在心室肌细胞，4期膜电位虽然基本上稳定于静息电位水平(-90mv)，但
此时离子的跨膜转运仍在活跃进行。
研究对象可以抽象为那些物理元素
可抽象成的物理元素
膜内外电位差 钾钠离子内外传输过程 离子通道 离子通道的状态与数量 电压 电流 电压门控 电导
动作电位
去极化 0期
在适宜的外来刺激作用下，心室肌细胞发生兴奋，膜内电位由静息时的-90mv迅速上升到+30mv左 右，形成动作电位的升支。0期去极化的持续时间很短，仅1-2ms，去极化的幅度很大，约120mv，去极化 的速度很快，最大速率V可达到200—400V/s
研究对象可以抽象为那些物理元素
研究对象可以用什么物理规律来描述
E= (-RT/nF)ln[I0/Ii]
其中，E代表由任何离子浓度差所形成的电位差，称之为该离子的平衡电位。 R是气体 常数(8．3J／Kmol)。T是绝对温度，在哺乳动物中，T为体温，即37度，n是离子价，F是法 拉第常数(96500 C／mol)，Ii细胞内的离子浓度，I0为心室肌细胞外的离子浓度。 多种离子共同作用的情况可用Goldman-Hodgkin-Katz方程描述，它是Nernst方程的一种 扩展形式。
Leabharlann Baidu复极化 1-4期
1期
膜内电位由+30mv迅速下降到0mv左右，历时约为l0ms，故1期又称为快速复极初期。0期去极化和1期复极化期间膜电位 的变化速度都很快，在记录的动作电位图形上表现为尖峰状。 2期 在1期复极膜内电位达到0mv左右后，复极化的过程就变得非常缓慢，记录的动作电位图形比较平坦，称为平台期，历 时100-150ms。 3期 在2期复极末，膜内电位逐渐下降，延续为三期复极，2期和3期之间没有明显 的界限，在动作电位3期，复极化的速度加快，膜内电位由0mv左右快速地下降至-90
Luo-Rudy1994、1995模型
• Kohl-Hachs模型（MEF反馈模型）
心室肌细胞膜电特性数学建模
• 膜电路模型
• 膜平衡电位模型
• 离子通道门控机制模型
心室肌细胞膜电特性数学建模
• 离子通道电流模型
• 离子泵电流模型
• 离子交换电流模型
• 离子浓度模型
细胞膜内外两侧
电容
研究对象可以用什么物理规律来描述
Nernst方程式:
E= (-RT/nF)ln[I0/Ii] 电化学中，能斯特（Nernst）方程用来计算电极上相对于标准电势(E0) 来说的指定氧化还原对的平衡电压(E)。能斯特方程只能在氧化还原对中两 种物质同时存在时才有意义。 静息电位下，如果细胞膜只对某一种离子通透，或者说在一定的条件 下，当某一个离子通道开放时，那么该离子在膜内外的浓度差所形成的电位 差，就可以用Nernst方程式计算。