心脏各部心肌细胞动作电位与传导速度
心脏的基本结构-4课时
四、心脏的纤维支架结构 （又称心骨骼）
心脏的纤维支架位于动 脉口和房室口周围以及主动 脉口与左、右房室口之间， 作为心肌纤维束及瓣膜的附 着点。它由致密的纤维性结 缔组织构成，以大量的胶原 纤维为主，有时也可见纤维 软骨组织，在心脏运动中起 支点和稳定作用。它包括主 动脉瓣环、肺动脉 瓣环、 二尖瓣环、三尖瓣环以及连 结瓣环的左、右纤维三角等 部分。四个瓣环中，主动脉 瓣环位于中心，将其它三个 瓣环连接起来。
人体运动的物质代谢 体系
学习脉管系统的意义
为提高竞技体育人口心脏质量，为大众体育人口获得健康心脏以及病理性心 脏的逆转奠定生物学基础。
研究运动心脏和过度训练心脏的生理、病理变化规律 制定科学训练方案和有效预防运动心脏损伤提供理论根据
运动心脏研究的现状与展望
• 常芸 第 21 卷第 4 期 1999 年 12 月 山东体育科技 • 对于运动心脏的研究可以追溯到 19 世纪末。1899 年Henschen 首次发现运动员心脏肥大并定义为运动
心血管系
毛细血管 Capillary
心脏 Heart
静脉 Vein
动脉 Artery
心脏
从心脏外表面观察， 心脏的外形可分为 １底、１体和１尖， １点、４个面、４ 个缘、６条沟和８ 条大血管进出口。
心脏的外形
1
心底：朝向右后上方，大部分由左心
2
心尖：朝向左前下方，是左心室的一
房构成，小部分由右心房的后部构成。
左心房 右心房
左心室 右心室
左心室流入道与流出道：
流入道 入口为左房室口，口周围附 着有二尖瓣，其前瓣较大， 将左心室流入道与流出道分 开，
流出道 上部为主动脉前庭或主动脉 窦。壁内光滑无肉柱，左心 室流出道出口为主动脉口、 口周围有纤维环并有主动脉 左、右、后瓣三个半月瓣附 着
简答心室肌细胞动作电位的过程
心室肌细胞是构成心肌的重要组成部分，其动作电位的过程对心脏的正常收缩和舒张起着至关重要的作用。
本文将详细介绍心室肌细胞动作电位的过程，包括细胞膜的离子通道、动作电位的产生和传播等方面。
一、心室肌细胞的细胞膜结构心室肌细胞的细胞膜包括细胞膜上的离子通道和细胞膜内外的离子浓度梯度等重要结构。
其中，Na+、K+、Ca2+等离子通道在细胞膜上密布，通过这些离子通道的开闭来实现细胞内外离子的交换和细胞膜的去极化和复极化。
二、心室肌细胞动作电位的产生1. 极化阶段：在细胞静息状态下，细胞膜内外的电压差为-90mV，细胞内外的Na+、K+、Ca2+等离子浓度保持不平衡状态。
2. 膜去极化阶段：当心脏传导系统传来冲动时，离子通道在细胞膜上开放，Na+离子内流，细胞内外的电压差迅速缩小，细胞膜去极化。
3. 膜复极化阶段：随着Na+通道的关闭，K+离子内流，细胞内外的电压差逐渐恢复，细胞膜复极化。
三、心室肌细胞动作电位的传播1. 心肌细胞之间的电连接：心室肌细胞之间通过电连接相连，形成心肌细胞的电连接系统。
2. 动作电位的传导：当一个心室肌细胞产生动作电位时，它通过电连接传播给相邻的心室肌细胞，形成心室肌细胞动作电位的传导。
四、心室肌细胞动作电位的生理意义心室肌细胞动作电位的产生和传导对心脏的正常收缩和舒张起着至关重要的作用。
动作电位的产生和传导决定了心脏的起搏和传导功能，对心脏的节律维持和心脏病理性传导阻滞等疾病有着重要的意义。
总结：心室肌细胞动作电位的产生和传导是心脏正常功能的重要基础，对了解心脏的电生理机制和心脏病的发生发展具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者对心室肌细胞的动作电位过程有进一步的了解。
心室肌细胞动作电位的产生和传导是心脏正常功能的重要基础，对了解心脏的电生理机制和心脏病的发生发展具有重要意义。
进一步探讨心室肌细胞动作电位的过程，考虑到动作电位的产生和传导对心脏的正常收缩和舒张起着至关重要的作用，本文将进一步扩展细胞膜上的离子通道、动作电位的产生和传播的细节，以及心室肌细胞动作电位在心脏病理生理学上的意义。
简答心室肌细胞动作电位的过程
简答心室肌细胞动作电位的过程
心室肌细胞动作电位的过程可以分为以下几个阶段：
1. 极化阶段：在休息状态下，心室肌细胞的细胞膜内外的电位差为安静电位。
此时，细胞膜内外的离子分布相对稳定。
2. 快速钠离子通道的开放：当心脏受到刺激时，细胞膜上的快速钠离子通道会迅
速开放。
这导致细胞膜内的钠离子从细胞外部流入细胞内，从而产生钠电流。
3. 快速钠离子通道的关闭：当细胞膜上的电位大约达到+30毫伏时，快速钠离子
通道会自动关闭，结束钠电流的产生。
4. 缓慢钙离子通道的开放：在快速钠离子通道关闭后，细胞膜上的缓慢钙离子通
道会逐渐开放。
这导致细胞膜内的钙离子从细胞外部流入细胞内，从而产生钙电流。
5. 钙离子通道的关闭和钾离子通道的开放：随着缓慢钙离子通道的开放，细胞膜
内的钙离子浓度逐渐增加，同时细胞膜上的钾离子通道也开始开放。
这导致细胞
膜内的钾离子从细胞内流向细胞外，从而产生钾电流。
6. 动作电位的复极化：钙离子通道的关闭和钾离子通道的开放导致细胞膜内外的
电位开始逐渐恢复到安静电位。
这个过程称为复极化。
心室肌细胞动作电位的过程可以简化为：极化阶段、快速钠离子通道开放和关闭、缓慢钙离子通道开放、钙离子通道关闭和钾离子通道开放、动作电位的复极化。
这些阶段的电位改变和离子通道的开关控制了心室肌细胞的收缩和舒张，从而使
心脏能够有效地泵血。
心电生理
抑制
迷走N
+
→Ach→↑K+外流→ 4期自动去极V↓ IK衰减↓
（2）最大舒张电位水平 （3）阈电位的水平
26
27
三、传导性（conductivity）
传导性：兴奋传导的速度。
1.传导原理：“局部电流刺激”
2. 心肌细胞间的兴奋传导：
“闰盘”---心房或心室成为功能合胞体。
“全或无式收缩”
28
3.兴奋在心脏内的传播
1、静息电位水平 2、阈电位水平。
3、离子通道的性状
1）备用状态，兴奋性正常 2）激活或失活状态，兴奋性↓或消失
11
4、兴奋性的周期性变化与收缩的关系 （1） 兴奋性的变化
1、有效不应期(effective refractory period, ERP) : 指AP从0期除极至复极-60 mV, 强刺激也不能再产 生AP的时期。包 含： 1）绝对不应期：AP 0期复极-55 mV 强S→无任何反应； 原因：INa处于失活状态 2）局部反应期：AP复极-55 -60 mV . 强S→局部去极化，不能产生AP； 原因：少量INa通道复活，其开放不足 以引起AP
（1）途径：
左、右心房
窦房结
“优势传导通路”
房室交界
房室束 左、右束支
29
左、右心室
浦肯野纤维网
（2）特点：
1）各部分传播速度不同
①优势传导通路 ②浦氏纤维速度最快 ③ 心室肌 ④房室交界区最慢 S 1.0 ～ 1.2m/S 2 ～ 4m／S 0.4 ～ 0.5m/S 0.02 ～ 0.05m／
约需0.1秒。
2、相对不应期（RRP）：AP复极-60 ～ -80 mV
阈上S→AP，兴奋性在恢复，仍＜正常。
心肌的生物电现象及节律性兴奋的产生与传导-精选文档
3期（快速复极末期）0mv→-90mv 100～150ms Ik电流。即K＋外流。
4期(静息期) 电位稳定于RP水平。 Na+－K+泵活动 并有Ca++－Na+交换。
（二）影响心肌细胞兴奋性
的因素
1、静息电位水平
2、阈电位水平
备用
3、钠通道的状态 激活
失活
（三）兴奋性的周期性变化与收缩的关系 1.心室肌兴奋性的周期性变化
自律细胞 rhythmic cell： 例如 P细胞 浦氏cell
2、根据生物电活动尤其AP的0期除极 速度不同 快反应细胞 例如：心室肌细胞 慢反应细胞 例如：窦房结细胞
一、心肌细胞的生物电现象
心脏各部位不同类型的心 肌细胞的动作电位。
（１）工作细胞 的静息电位和动 作电位及成因
Resting potential 静息电位 －90mv 主要是K＋外流
心肌的生物电象及节 律性兴奋的产生和传导
心肌生理特性: 兴奋性（excitability） 自律性（autorhythmicity） 传导性（conductivity） 收缩性（contractivity）
心肌细胞分类 1、根据组织学及功能不同
工作细胞 working cell： 例如 心室肌cell 心房肌cell
Action potential 动作电位 1. 除极过程：0期 －90→＋20~30mv 1~2ms Na+ 内流
钠通道为快通道，其阻断剂河豚毒 开放 失活均快，阈电位-70～-55mv 快反应细胞 快反应电位
２.复极过程： 1期(快速复极初期)＋20→0mv10ms 0期和1期合称锋电 spike potential Ito 电流，即K＋外流
心肌细胞动作电位的传导途径
心肌细胞动作电位的传导途径心肌细胞动作电位是心脏电生理活动的重要组成部分，其传导途径涉及到多个方面。
本文将全面介绍心肌细胞动作电位的传导途径，包括动作电位的产生、传导过程、局部电流的形成、传导速度的调节和传导终止等方面。
一、动作电位产生心肌细胞动作电位的产生主要受到钠离子通道和钾离子通道的影响。
当心肌细胞受到刺激时，钠离子通道开放，钠离子内流，导致膜电位改变，形成动作电位的上升支。
随后，钾离子通道开放，钾离子外流，形成动作电位的下降支。
整个过程需要ATP的供能。
二、传导过程心肌细胞动作电位在细胞内的传导过程主要包括以下步骤：1.局部反应期：受到刺激的部位会出现局部电流，引起局部膜电位的变化。
2.峰电位期：随着钠离子通道的关闭和钾离子通道的进一步开放，膜电位达到峰值并维持短暂的时间。
3.复极化期：钾离子通道逐渐关闭，钠离子通道重新开放，钠离子内流，导致膜电位逐渐恢复到静息状态。
在传导过程中，钠离子和钾离子通道的开关受到多种因素的影响，如Ca2+浓度、膜电位等。
此外，细胞内的ATP供应也是影响传导过程的重要因素。
三、局部电流的形成心肌细胞动作电位在细胞膜两侧的局部电流形成原理和机制主要包括跨膜电位差和离子通道的快速关闭。
在峰电位期，由于钠离子通道的关闭和钾离子通道的进一步开放，膜电位达到峰值并维持短暂的时间。
此时，膜两侧的电位差会驱动电流的形成，使电流从正极流向负极，从而传导动作电位。
四、传导速度的调节心肌细胞动作电位的传导速度受到多种因素的影响，其中最重要的因素是肌浆网钙离子浓度。
肌浆网钙离子浓度的调节对于维持心肌细胞的正常兴奋性和传导性具有重要作用。
在高钙离子浓度的情况下，钠离子通道的开放速度和幅度增加，进而加速了动作电位的传导速度。
此外，局部反应期和复极化期的持续时间也会影响传导速度。
五、传导终止心肌细胞动作电位的传导终止主要涉及晚钠离子开放和激活钙离子通道两个过程。
晚钠离子通道的开放导致钠离子内流，引起膜电位的上升，激活钙离子通道，使钙离子进入细胞内。
心脏各部心肌细胞动作电位与传导速度
浦肯野纤维
• 浦肯野纤维从房室结 向心室传导冲动。
• 这是心室收缩的关键 步骤。
传导速度受细胞间连接 的稠密程度和方式影响。
电解质浓度的变化可以 影响离子通道的打开和 关闭，从而影响传导速 度。
3 自律性细胞
自律性细胞会发放电冲 动，影响传导速度。
心肌细胞动作电位与心室收缩的关系
1
1. 心室细胞兴奋
心室细胞发放动作电位。
2
2. 离子通道打开
电位变化导致离子通道的打开，离子在细胞间流动。
3
3. 心室肌肉收缩
离子流动导致心室肌肉收缩。
心肌细胞动作电位与心房收缩的关系
1
1. 心房细胞兴奋
心房细胞发放动作电位。
2
2. 离子通道打开
电位变化导致离子通道的打开，离子在细胞间流动。
3
3. 心房肌肉收缩
离子流动导致心房肌肉收缩。
心脏各部心肌细胞传导速度差异的原 因
1 细胞间连接
心室细胞间连接较为稠密，导致其传 导速度较快。
心肌细胞动作电位的变化与心脏肌肉收缩 和放松的过程密切相关，是心脏正常运行 的基础。
心脏各部心肌细胞动作电位特点
心室细胞
特点：动作电位持续时间较长 影响：控制心室肌肉的收缩和舒张
心房细胞
特点：动作电位持续时间较短 影响：控制心房肌肉的收缩和舒张
心肌细胞传导速度的影响因素
1 细胞间连接
2 电解质浓度
2 细胞类型
心室细胞和心房细胞有不同的特征， 导致其传导速度有所差异。
3 离子通道
细胞膜上的离子通道类型和数量也影响传导速度。
心肌细胞动作电位与心脏节律调控的关 系
心脏的生物电现象及节律性兴奋的产生和传导(精)
*意义:
(1)(生理意义)不发生(完全)强直收缩: 使心肌不会发生强直收缩, 而能保持
收缩与舒张交替的节律活动,以实现心脏 的泵血功能。 (2)导致期前收缩后发生代偿间隙
二、心肌的自动节律性
自动节律性——细胞能自动地、按一定节 律发生兴奋的能力。(自律细胞)
*心脏的自律细胞： 特殊传导系统的细胞(除结区外)。
有：窦房结细胞、房室结细胞。
*综合分类:
1.快反应非自律细胞: 心室肌细胞、心房肌 细胞
2.快反应自律细胞: 浦肯野细胞； 3.慢反应细胞自律细胞:窦房结细胞、房结
区细胞、结希区细胞； 4.慢反应细胞非自律细胞: 结区细胞。
跨膜离子流及其对膜电位的作用 (1)内向电流: 正离子内流或负离子外
流，使膜除极化 (2)外向电流: 正离子外流或负离子内
第二节 心脏的生物电现象及节 律性兴奋的产生和传导
心肌组织的生理特性
兴奋性(所有心肌细胞) 电生理特性 自律性(自律细胞)
传导性(所有心肌细胞) 机械特性 收缩性(工作细胞)
心肌细胞的类型:
*依工作性质及有无自律性分类: 1.普通心肌细胞(工作细胞):心房肌、心室肌 有兴奋性、收缩性、传导性,无自律性; 2.特殊传导系统的心肌细胞：
★特点2: 在心室内浦肯野系统传导速度快,可几
乎同时(0.03s内)到达心室内壁各处.
*生理意义: 使心室肌能同步收缩 (功能合 胞体), 产生较大力量.
四、体表心电图 (electrocardiogram,ECG)
(一)体表心电图的概念及意义 概念：如果将测量电极放置在人体表面的
一 定部位，可以记录到心脏兴奋过 程中发生的电变化，所记录到的图 形。 意义：反映心脏兴奋的产生、传导和恢 复过程中的生物电变化。 注意：与心脏的机械收缩活动无直接关系
4、心肌细胞的生物电现象
心肌细胞的电生理学分类
• 据心肌细胞动作电位的电生理特征（特别 是0除极速率） • 快反应细胞包括：心房肌、心室肌和蒲肯 野细胞，其动作电位特点是：除极快、波 幅大、时程长。快反应电位 • 慢反应细胞包括窦房结和房室交界区细胞， 其动作电位特点是：除极慢、波幅小、时 程短。慢反应电位
心肌生理特性
• • • • • 自律性 兴奋性 传导性 收缩性 前三者为心肌的电生理特性，收缩性是心 肌的一种机械特性。它们共同决定着心脏 的活动。
自律性
• 组织细胞能够在没有外来刺激的条件下， 自动发生节律性兴奋的特性。 • 衡量指标：自动兴奋的频率。
• 正常情况下，窦房结的自律性最高，100次/分。 它自动产生的兴奋依次激动心房肌、房室交界、 房室束及其分支和心室肌，引起整个心脏兴奋和 收缩。由于窦房结是正常心脏兴奋的发源地，又 是统一整个心脏兴奋和收缩节律的中心，故称为 心脏的正常起搏点。故由窦房结控制的心跳节律， 称为窦性节律。而正常情况下，窦房结以外的心 脏自律组织因受窦房结兴奋的控制，不表现其自 律性，故称为潜在起搏点。
心室肌细胞跨膜电位及其产生机理
• 1．静息电位：心室肌细胞在静息时，细胞膜处于内正外负的极化状 态，其主要由K+ 外流形成。 • 2．动作电位：心室肌动作电位的全过程包括除极过程的0期和复极过 程的1、2、3、4等四个时期。 • 0期：心室肌细胞兴奋时，膜内电位由静息状态时的-90mV上升到 +30mV左右，构成了动作电位的上升支，称为除极过程（0期）。它 主要由Na+内流形成。 • 1期：在复极初期，心室肌细胞内电位由+30mV迅速下降到0mV左右， 主要由K+ 外流形成。 • 2期：1期复极到0mV左右，此时的膜电位下降非常缓慢它主要由 Ca2+内流和K+ 外流共同形成。 • 3期：此期心室肌细胞膜复极速度加快，膜电位由0mV左右快速下降 到-90mV，历时约100~150ms。主要由K+的外向离子流（Ik1和Ik、Ik 也称Ix）形成。 • 4期：4期是3期复极完毕，膜电位基本上稳定于静息电位水平，心肌 细胞已处于静息状态，故又称静息期。Na+、 Ca2+ 、K+的转运主要 与Na+--K+泵和Ca2+泵活动有关。关于Ca2+的主动转运形式目前多 数学者认为：Ca2+的逆浓度梯度的外运与Na+顺浓度的内流相耦合进 行的，形成Na+- Ca2+交换。
心泵功能
右心房和右心室 左心房和左心室。 瓣膜： 房室瓣、半月瓣 功能：防止血液逆 流。
二.心肌的生理特性
1.兴奋性:心肌细胞具有对刺激产生兴奋的能力,
即到一个有效刺激作用后会产生动作
电位的能力。
2.自动节律性:心脏特殊传导系统内的自律细胞能
自动地发生节律性兴奋。 3.传导性:所有心肌细胞均具有传导性。其中特殊 传导组织的自律性较一般心肌细胞高。 2.收缩性:心肌兴奋后也能产生缩短反应。
三、心脏的泵血功能
(一)心动周期与心率 1.心动周期：心房或心室每收缩和舒张一次 特点：①舒张期时间 ＞ 收缩期时间（心房：0.1－ 0.7；心室：0.3－0.4） ②全心舒张期0.4s → 利心肌休息和室充盈 ③心率快慢主要影响舒张期：
2.心率：每分钟心脏搏动的次数
正常变动范围：60-100次/分 年龄差异：新生儿的心率可达130次/分以上，随着年 龄增长，心率逐渐减缓，到15-16岁时，已接近成年 人水平。 性别差异：女性心率>男性,高3-4次/分。 体质差异：训练良好的耐力运动员，安静时心率较慢。
第7章 循环
与运动
学习目标：
1.心肌细胞动作电位的特点和产生机制。 2.掌握动脉血压的概念、形成过程及影响因素。 3.掌握心血管功能的调节机制。 4.掌握运动训练对心血管功能的影响。
第一节 心脏生理
心脏是由心肌 组织构成并具 有瓣膜结构的 空腔器官，是 血液循环的动 力装置。
心肌细胞的生物电现象
5
—心传导系， 主要包括窦 房结P细胞和 哺肯野细胞。 —普通心肌 细胞，不具 自动节律性。
一、工作细胞的跨 膜电位
一．静息电位 静息电位-90mV。 K+平衡电位。 一．动作电位 常用0、1、2、3、4期
代表心室肌细胞动作电 位的各个时期。
K+的一过性外 向电流。
（1）除极过程 又称0期，占1-2ms。 Na+快速内流 （2）复极过程 包括三个阶段： 1期复极 膜内电位由+30mV迅速下降到0mV左右，习
4期又称为静息期。
肌膜上Na+-K+泵从细胞内排出多余的 Na+和Ca2+，并摄入K+。
二、自律细胞的跨膜电位
心室肌（A）与窦房结（B）细胞跨膜电位的比较
一．窦房结细胞 动作电位复极后出现明显的
4期自动除极。 窦房结细胞的最大复极电位
（-70mV）和阈电位（40mV）。
0期除极结束时，膜内 电位为0mV左右
惯上常把这两部分合称为锋电位。
3期复极是快速K+外流。
2期复极 非常缓慢，又称为平台期，持续约100-150ms。 同时有Ca2+内向电流和K+外向电流。 3期复极 细胞膜复极速度加快，膜内电位由0mV左右较快地下降到-
90mV，完成复极化过程，占时约100-150ms 。
4期：
4期是膜复极完毕、膜电位恢复后的时 期。
1
下次课讨论：
心传系、自主神经与心肌工作细胞的结合
复极初期，K+通道被激活， 出现K+外流。
Ca2+内流的逐渐减少和 K+外流的逐渐增加，膜便 逐渐复极。
由“慢”通道所控制、由 Ca2+内流所引起的0期除 极，是窦房结细胞动作电 位的主要特征。
心脏电生理
心室肌动作电位及其形成机制
0期：去极化期 1-2ms 1期：快速复极初期 10ms 2期：平台期 100-150ms 3期：快速复极末期
100-150ms 4期：静息期
12
心室肌动作电位及其形成机制
RP：钾平衡电位:-90 mV AP：特点（与骨骼肌和神经纤维比较）：
复极过程复杂，持续时间长，升支和降支不对称 0期：钠离子内流 1期：一过性外向电流（钾离子） 2期：慢钙通道（钙离子内流） 3期：钾离子外流 4期：钠泵
3
跨膜离子流
内向电流：正离子由膜外向膜内流动或负离子 由膜内向膜外流动。内向电流造成膜去极化。 外向电流：正离子由膜内向膜外流动或负离子 由膜外向膜内流动。外向电流导致膜复极或超 极化。
4
离子通道
★ Na+通道：激活、失活快、开放时间短 — 快(钠)通道，电压依赖性通道
*阻断剂：河豚毒(tetrodotoxin,TTX) ★ Ca2+通道: 激活、失活都慢、开放时间长— —慢(钙)通道，呈电压依赖性，其阈电位高于 Na+通道
静息、激活、失活；具有电压依从性和时间依从性； 钠通道是否处于静息状态，是快反应心肌细胞在该时 刻是否具有兴奋性的前提。 L型钙通道是否处于静息状态，是慢反应心肌细胞在 该时刻是否具有兴奋性的前提。
25
钠通道的状态
(1)激活状态:开放; (2)失活状态:关闭并不能被再次激活; (3)备用状态:关闭但可被激活. *复活过程：随膜内电位的负值增大，已恢复活
15
2期
平台期，是心肌动作电位时程较长的主要原因， 也区别于骨骼肌细胞的主要特征。 这一期的离子：K+外流（Ik1)和 Ca2+内流。
Ca2+内流，抵消K+外流。 L型钙通道，可被Mn2+、维拉帕米等钙拮抗药 阻断
一、心肌细胞的动作电位和兴奋性
（二）影响兴奋性的因素
1.静息电位的水平 2.阈电位的水平 3.钠通道的性状
备用
失活 激活
（三）兴奋性周期性变化与收缩的关系
1.兴奋性周期变化 有效不应期(绝对不应期) 相对不应期 超 常期
（三）兴奋性周期性变化与收缩的关系
2.与收缩的关系
（1）不发生强直收缩 （2）期前收缩和代偿间歇
1.静息电位
形成： 类似于骨骼肌和神经纤维精细电位的 形成，是K+的平衡电位，-90mv
通道： Ik1通道开放（Ba2+、Cs+阻断）
2.动作电位
波形： （见图） 与骨骼肌和心肌的动作电位不同，其复极过程长
通道： 0期 快Na+通道，TTX阻断 1期 K+通道（Ito电流)，4-氨基吡啶阻断 2期 慢Ca2+L型通道，Mn2+、维拉帕米阻断、 K+（Ik）通道 3期 Ik、Ik1 通道 4期 Na+-K+泵活动， Na+-Ca2+交换体活动
(一) 工作细胞的静息电位和动作电位
内向电流：
凡细胞外正离子跨膜内流或细胞内负离子跨膜 外流 使膜内电位向正电性转化，引起膜的去极化 （depolarization）
外向电流：
凡细胞内正离子跨膜外流或细胞外负离子跨膜内流 使膜外电位向正电性转化，引起膜的复极化 （repolarization）或超极化（hyperpolarization）
一、心肌细胞的动作电位和兴奋性
心肌细胞的四大生理特性
工作细胞
自律性 兴奋性 传导性 收缩性
特殊分化 心肌细胞
一、心肌细胞的动作电位和兴奋性
根据心肌细胞电活动特征
心肌细胞
慢反应细胞 快反应细胞
心室肌细胞动作电位的特征
心室肌细胞动作电位的特征本文主要讨论心室肌细胞动作电位的特征，以及它们的结构及功能对心脏活动的突变的影响。
心室肌细胞动作电位是心室肌组织中异常信号的表现形式，它是心室肌细胞激活的电学痕迹。
由于它的持续时间很长，所以可以用来分析心室肌细胞的活动状态和检测心室肌病变。
根据它的形式，心室肌细胞动作电位可以分为五种：P、QRS、T、U和W。
P波是心室肌细胞动作电位的第一个波形，由于它与室内传导的向室间传导分叉处的变化有关，所以也被称为“内室间传导变化的电位”。
P波持续时间很短，通常为40ms左右，幅度在0.2-2mV之间。
它可以反映心肌细胞的内室间传导速度和室内传导网络的功能状态。
QRS波是心室肌细胞动作电位的第二个波形，它反映的是室间传导的发生，它的最大幅度达到了3 mV以上，平均只有10-20 ms，持续时间多在80-100 ms之间。
它由心室肌收缩的过程中发生的异常的室内传导系统决定。
T波是心室肌细胞动作电位的第三个波形，它由室内传导网络完成收缩的向恢复期的过程以及当它完成收缩的向恢复期的过程中由室内传导系统发出的不同波形决定。
它的最大幅度约为3 mV，持续时间约为70-100 ms。
T波主要反映了心室肌细胞收缩的完成，电容性及内室间传导的变化。
U波是心室肌细胞动作电位的第四个波形，它反映的是室内传导网络完成收缩的向恢复期的过程以及室内传导系统在释放内质网蛋白的过程中的改变。
U波的最大幅度可达1.5 mV，其持续时间约为50-70 ms。
W波是心室肌细胞动作电位的第五个波形，它反映的是室间传导系统释放内质网蛋白结束后的过程。
它的最大幅度可达2 mV，持续时间约为50-70 ms。
心室肌细胞动作电位作为心室肌组织中异常信号的表现形式，对于检测心室肌病变有重要作用，它的特征可以反映心室肌细胞的活动状态和检测心室肌病变。
P、QRS、T、U和W波都是心室肌细胞动作电位的主要波形，它们的不同特征可以反映室内传导网络的功能状态，从而帮助我们更好的了解心脏活动的突变。
第四章 第二节 心脏的电活动
2. 动作电位： (1) 除极过程：0 期 (2) 复极化过程：1，2，3期 (200300 ms) • Phase 1 (快速复极初期)： • Phase 2 (平台期)： • Phase 3 (快速复极末期) 跨膜电位： 0mV-90mV 开放时间：100 ~ 150ms
2. 动作电位： (1) 除极过程：0 期(phase 0)
静息电位：正常心室肌细胞的RP为-90mv，其形成 机制与骨骼肌和神经纤维相似。
动作电位：心室肌细胞的AP与骨骼肌和神经纤维 明显不同，其复极过程复杂，持续时间长，AP的升支 与降支不对称，整个过程分为0、1、2、3、4五个时相。
Myocardial cell
(一)心室肌的静息电位和动作电位 1.静息电位：-90mv 2. 动作电位：
窦房结细胞的AP及其离子机制—0期
窦房结细胞的AP及其离子机制—3期
窦房结细胞的AP及其离子机制—4期
Ca2+内流↑
Pacemaker cell
Ca2+内流↑
Pacemaker cell
2、浦肯野细胞的动作电位 属快反应自律细胞，其动作电位形态及离子基础 与心室肌细胞相似。
4 期自动除极的离子基础： (1)内向电流If逐渐增强，形成4期进行性净内向离子
钙通道阻断：Mn2+, verapamil
➢ 心室肌细胞动作电位的形成 (1) 0期： Na+通道 (2) 1期： K+通道 (Ito) (3) 2期： Ca2+ ， Na+和 K+通道 (4) 3期： 0mV-90mV。快速复极末期。 通过Ik通道K+外流 (5) 4期：活跃的离子转运：Na+-K+泵
(2) 复极化过程：1，2，3期 (200300 ms) • Phase 1 (快速复极初期)： • Phase 2 (平台期)： • Phase 3 (快速复极末期)
心肌细胞的动作电位和兴奋性
(二)心室肌RP和AP的形成机制 1．心室肌细胞RP形成机制
（1）幅度：-90mV
（2）机制：=K+平衡电位
条件：①膜两侧存在浓度差：
[K+]i ＞ [K+]o＝28∶1 [Na+]i ＜[Na+]o＝1∶13 ②膜通透性具选择性：K+/Na+＝100/1 结果：K+顺浓度梯度由膜内向膜外扩散，达 到K+平衡电位。
有效不应期奋性周期性变化与收缩的关系
心肌收缩是在肌膜AP触发下,发生兴奋-收缩耦 联,引起肌丝滑行实现的。
（1）不发生强直收缩
当刺激频率↑→多数刺激落在有效不应期 内，最多引起期前收缩，不会发生强直收缩。
但在离体蛙心灌流实验中，当[Ca2+]o过高 时→钙僵（∵Ca2+利于收缩不利于舒张，出 现持续收缩状态）。
②影响收缩的因素
a.前负荷的影响 ∵前负荷→肌节初长度→横桥联结数→收缩力
最适初长时→收缩力最大 ∴V回流量↑（其它因素不变）→前负荷↑→收缩力↑
↑（超过一定限度）→前负荷↑→收缩力↓
b.后负荷的影响 大A压↑→肌缩短的程度和速度↓ 如离体心脏实验：在前负荷固定的条件下,逐渐
增加后负荷,•则心肌收缩力越来越大。
心室肌兴奋性的周期性变化程 因
周期变化 对应位置 机 制 新AP产生能力
有效不应期 去极相→复极相-60mV
不能产生
绝对不应期： ↓
-55mV Na+通道处于
局部反应期： ↓
完全失活状态
-60mV
相对不应期 ↓
Na+通道
能产生(但0期
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运动生理学
第一节 心脏生理
一、心肌的生理特征
构成心脏的两类心肌细胞
类型 名称 组成 功能 普通细胞 工作细胞 心房肌和心室肌 兴奋性、传导性和收缩性 分化细胞 自律细胞 心脏传导系统 兴奋性、传导性和自律性
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（一）兴奋性
去极化过程（0期） 膜内电位由-90毫伏上升到+30毫伏； 构成动作电位的上升支；持续时间短，1~2 毫秒；Na+ 内流的结果。 快速复极初期（1期） 膜电位由+30下降到0毫伏；持续10毫 秒；Cl- 内流的结果。
（四）收缩性
“全或无”同步收缩 心房和心室内特殊传导系的传导速度快，而心 肌细胞间闰盘处的电阻又低，所以兴奋一传到心 房或心室，几乎同时遍及整个心房或心室肌细胞， 从而引起所有心房肌或心室肌同时收缩。 不发生强直收缩 有效不应期特别长，可达200毫秒(ms)，相当 于整个收缩期加舒张早期，在有效不应期内，任 何刺激都不能使心肌细胞再发生扩节性兴奋和收 缩。
运动生理学
期前收缩和代偿间歇
如果心室兴奋的有效不应期之后，心肌受 到人工的刺激或窦房结之外的病理性刺激，心 室可产生一次正常节律以外的收缩，称为期前 收缩。（也称早博） 在一次期前收缩之后，往往有一段较长的 心室舒张期，称为代偿间歇。
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二、心动周期与心电图
（一）心动周期和心率
心脏每收缩和舒张一次称为一个心动周期。 一个心动周期约为0.8秒，以心房的收缩为 起点，心房收缩0.1秒，舒张0.7秒；心室收缩 0.3秒，舒张0.5秒，其中最后一秒落在下一个心 动周期。 心动周期的特点：①舒张期时间大于收缩 期时间；②全心舒张期0.4s → 利心肌休息和室 充盈；③心率快慢主要影响舒张期。
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每分钟心脏搏动的次数称为心率。 心率：新生儿＞成人；女性＞男性；耐力 运动员＞无训练者；人体运动时，心率的增加 与运动强度成正比。 最大心率(次/分)=220-年龄(岁) 心率实践意义：了解循环系统机能的简单 易行指标。在运动实践中常用心率来反映运动 强度和生理负荷量，并用于运动员的自我监督 或医务监督。
膜电位稳定于静息水平；恢复膜内外离子 正常浓度。 自律细胞与工作细胞动作电位变化不同， 其主要特征：在4期膜电位不是稳定在静息电位 水平，在复极完毕后，即开始自动地、缓慢地 去极化，使膜内电位逐渐减小，当其达到阈值 时，即爆发又一次动作电位，如此周而复始， 使心脏产生节律性兴奋。
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A：动作电位曲线 B:机械收缩曲线 ERP：有效不应期 RRP:相对不应期 SNP：超常期
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心脏的一般结构
心脏是一个由心肌组织 构成并具有瓣膜结构的空腔 器官，是血液循环的动力装 置，是实现泵血功能的肌肉 器官。 四个腔室:右心房和右 心室；左心房和左心室。 瓣膜：房室瓣、半月瓣。 功能：保证血流在心脏内朝 着一个方向流动，防止血液 逆流。
运动生理学
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运动生理学
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（三)传导性
心肌细胞之间有低电阻的润盘，可通过缝 隙连接，将局部的电流直接传给相邻细胞，导 致整个心脏的兴奋，这一特征称为传导性。 心脏的特殊传导系统包括窦房结、结间束、 房室结、房室束(房结区、结区、结束区)和浦 肯野氏纤维。
正常兴奋的传导途径：窦房结→结间束→ 房室交界→房室束→左、右束支→浦肯野氏纤 维→心室肌；窦房结→ 房间束→心房肌。
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（二）自动节律性
概念：心肌在不受外来刺激的情况下，能自动地 产生兴奋和收缩的特性。 不同部位的自律的自动节律性有差别，窦房 结细胞的自动状 态下，窦房结细胞受到迷走神经的抑制，使心率 不致过高。 窦性心率：正常心脏活动的起搏点，以窦房 结为起搏点的心脏活动。 异位节律：以窦房结以外部位为起搏点引起 的心脏活动。
第四章
血液和循环系统
运动生理学
血液循环：心脏和血管组成了机体的血液 循环系统，血液在其中按一定方向周而复始流 动，称为血液循环。 血液循环的功能是完成体内的物质运输， 包括营养物质和代谢废物，保证新陈代谢的不 断进行；运送内分泌腺分泌的激素，实现机体 的体液调节；维持内环境各项理化性质的相对 稳定；帮助白细胞实现防卫机能。 心脏为血液循环提供动力，其活动形式与 水泵相似，故又称其为心泵。
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平台期（2期）
膜电位停滞于0毫伏；历时100~150毫 秒；其机制是Na+ 内流和K+ 外流；此期是心肌 动作电位较长的原因，也是区别于骨骼肌动作 电位的主要特征。
快速复极化末期（3期）
膜电位由0毫伏较快下降到-90毫伏；历 时100~150毫秒；其机制是K+ 外流。
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静息期（4期）
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（二）心脏的泵血过程
心房的初级泵血功能 心室收缩与射血过程
等容收缩期和射血期（快速射血期和减慢 射血期） 心室舒张与血液充盈 等容舒张期和充盈期（快速充盈期和减慢 充盈期） 在一个心动周期中，心室的收缩与舒张对 心脏泵血意义重大；心房提高了心室泵血的能 力。
运动生理学
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兴奋在心脏的不同部位传导速度不同，心 房肌和心室肌传导速度较快，因此，左右心房 几乎同时收缩，左右心室也几乎同时收缩。而 兴奋在房室交界处的传导速度较慢，约需0.1秒。 房—室延搁的生理意义：它能使心房兴奋 收缩结束后，心室再开始兴奋，保证了心房初 级泵的作用，有利于心室的充盈。
运动生理学
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心肌细胞在一次兴奋后会经历一次周期性 变化。 有效不应期：0期~复极化-60毫伏；在这段时 期内，心肌细胞受到任何刺激均不能产生动作 电位；持续时间长，几乎占据心脏的收缩期和 舒张早期。 相对不应期：复极化-60毫伏~-80毫伏；此期 阈上刺激可引起扩布性兴奋； 超长期：阈下刺激既可引起兴奋。
运动生理学
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（三）心音
心音是由于心脏瓣膜关闭和血液撞击心室 壁所产生的声音。 第一心音发生在收缩期，心室开始收缩的标 志，主要由房室瓣关闭和心室肌收缩造成。第一 心音的音调较低、持续时间较长。 第二心音发生在心室舒张早期，心室开始舒 张的标志，主要由主动脉和肺动脉半月瓣关闭造 成。第二心音的音调较高，持续时间较短。 正常人偶尔听到第三心音和第四心音。听取 心音对于诊断瓣膜功能和判断心率是否正常有重 要意义。