心肌细胞的生物电现象
细胞生物电现象
生物电变化。
●图形：
上升相 去极化
动作电位
下降相 复极化
生物电现象产生的机制
（一）生物电现象的离子学说
生物电的产生依赖于细胞膜对
化学离子严格选择性的通透性及其 在不同条件下的变化。
1、细胞膜内外离子分布的不均匀
膜内有较多的K+和带负电的大分子有机物，
膜外有较多的Na+和Cl-。 据测定，各类细胞在膜内的K+浓度约为膜 外的20-40倍，而Na+浓度则膜外约为膜内的712倍。
有机物则几乎不通透。
+ （二）静息电位与K 平衡电位
1、过程
细胞安静时，K+顺化学 浓度剃度向膜外扩散，膜内 带负电大分子有机物留在膜 内。 K+外流加大膜两侧电场 力，使同性电荷相斥和异性 电荷相吸的力量也在不断增 加。当浓度差和电场力对K+ 移动的效应达到平衡时，膜 对K+的净通量为零。 K+平衡电位（Ek）。
兴奋性分期 测试刺激强度 兴奋性变化
可能机制
绝对不应期
无限大
兴奋性降至 零
相对不应期 ＞条件刺激强 兴奋性逐渐 度 恢复 超常期
低常期
Na+通道处于 被激活后暂 时失活状态 Na+通道部分 开放 膜处于部分 去极化状态
膜处于复极 化状态
＜条件刺激强 兴奋性超过 度 正常水平
＞条件刺激强 兴奋性低于 度 正常水平
2、阈电位和动作电位
阈电位： 当刺激增强到阈值， 使膜电位减小到临界水平 （神经、肌肉细胞约在50至-70mv），便爆发动 作电位。这一临界膜电位 水平称为阈值膜电位或简
称阈电位。
阈刺激与阈电位关系
阈刺激： 刺激强度和作用时间等参数足以使 膜电位去极化到阈电位的刺激
心脏的生物电现象及节律性兴奋的产生和传导
*依0期去极速度及其形成机制分类:
1.快反应细胞: 由Na+通道(快通道)开放 导致0期快速去极的心肌细胞. 有：心室肌细胞、心房肌细胞、浦肯 野细胞； 2.慢反应细胞: 由Ca2+通道(慢通道)开放
导致0期缓慢去极的心肌细胞.
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；
(2)生理因素:
1)AP0期除极速度和幅度(正相关):
如快反应C比慢反应C的传导速度快;
2)邻近部位膜的兴奋性(正相关).
3.心脏各部兴奋传播的速度: (快慢不一)
心房肌细胞： 0.3m/s
心房内由心房肌组成的
“优势传导通路”(结间束) : 1m/s 房室结(房室交界): 浦肯野系统： 心室肌细胞： 0.02 0.05m/s(最慢) 1.5 4m/s (最快) 0.5m/s
特殊传导系统的细胞(除结区外)。
(一)自律细胞的跨膜电位及形成机制
自律细胞跨膜电位的主要特点:
——4期自动除极。
1.窦房结细胞的AP及其形成机制
(慢反应自律细胞)
0
*0期除极慢(7ms);
0 3
-20
-40 -60 4
*AP幅值小(70mV)
*复极简单(无1.2期) *4期有自动除极.
窦房结细胞跨膜电位的形成机制
*快反应细胞及快反应动作电位
★ Ca2+通道: 激活、失活都慢、再复活所
需的时间长——慢(钙)通道 *慢反应细胞及慢反应动作电位 *阻断剂: Mn2+、维拉帕米(verapamil)
一、心肌细胞的动作电位和兴奋性
(一)心室肌的静息电位和动作电位
心脏电生理基础
第一章心脏电生理基础第一节心肌细胞的生物电现象一、心肌细胞的分类根据组织学和生理学特点，可将心肌细胞分为两类。
1、普通心肌细胞包括心房肌和心室肌细胞，含有丰富的肌原纤维，具有兴奋性、传导性和收缩性，但一般不具有自律性。
这类心肌细胞具有稳定的静息电位，主要执行收缩功能，故又称为工作细胞。
2、自律细胞是一类特殊分化的心肌细胞，主要包括P细胞和浦肯野细胞，组成心脏的特殊传导系统。
这类细胞除了具有兴奋性、传导性外，大多没有稳定的静息电位，但可自动产生节律性兴奋，控制整个心脏的节律性活动。
由于很少含或完全不含肌原纤维，基本不具有收缩功能。
二、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制心肌细胞膜内外的离子浓度不同（见表1-1-1），安静状态下细胞膜对不同离子的通透性也不同，这是心肌细胞跨膜电位形成的主要离子基础。
11、静息电位人类心室肌细胞的静息电位为－90 mV，其形成机制与静息时细胞膜对不同离子的通透性和离子的跨膜浓度差有关。
在静息状态下心室肌细胞膜上的内向整流Ik1通道开放，其通透性远大于其他离子通道的同透性，因此，K+顺其浓度梯度由膜内向膜外扩散，造成膜内带负电，膜外带正电，从而形成了膜内外的电位差。
这种在静息状态下，心肌细胞膜内外的电位差就称为膜的静息电位。
此时，心肌细胞处于极化状态。
2、动作电位刺激心室肌细胞使其兴奋，膜内外的电位就会发生突然转变，膜内电位由负电位转变为正电位，而膜外则由正电位转变为负电位。
这种膜电位的变化称为动作电位。
通常将心室肌细胞动作电位分为0期、1期、2期、3期、4期五个时相（图1-1-1）。
（1）去极化过程。
心室肌细胞的去极化过程又称动作电位0期。
心室肌细胞在外来刺激作用下，首先引起部分电压门控式Na+通道（INa通道）开放和少量Na+内流，造成细胞膜部分去极化。
当膜电位由静息水平（膜内－90mV）去极化到阈电位水平（膜内－70mV）时，细胞膜上INa通道的开放概率明显增加，于是Na+顺其浓度梯度和电位梯度由膜外快速进入膜内，使细胞膜进一步去极化，膜内电位迅速上升到正电位（＋30mV）。
循环(心脏功能-心肌跨膜电位-心电图-心脏生理特性)(精)
授课时间第周教学时数 2章节名称第四章血液循环第一节心脏的功能一、心肌的跨膜电位二、心电图三、心脏的生理学特性教学目的及要求掌握：心室肌细胞AP的波形及形成机制；兴奋性周期性变化与收缩的关系；房室结单向传导和房室延搁及意义。
熟悉：窦房结P细胞跨膜电位及形成机制；兴奋在心脏内的传导的过程及特点。
了解：心房肌细胞、浦肯野细胞跨膜电位；心肌的自律性。
教学重点及难点重点：正常起搏点和潜在起搏点；房室延搁及其意义；心室肌细胞AP的波形及形成机制；难点：兴奋性与心肌收缩活动的关系；心室肌细胞AP的形成机制、窦房结P细胞跨膜电位及形成机制教具多媒体教学方法讲授法教学过程设计时间分配(min)1. 复习2. 心肌细胞的跨膜电位心室肌细胞的跨膜电位窦房结细胞的跨膜电位3.心脏的生理特性自律性兴奋性传导性收缩性4.小结525 10 45 （10）（20）（10）（5）5教学内容批注第四章血液循环血液循环blood circulation：血液在循环系统中按照一定方向周而复始地流动，称为血液循环。
组成：心脏：泵血、分泌心房钠尿肽血管：管道第一节心脏生理形态学结构：工作细胞心肌细胞心脏瓣膜自律细胞传导系统大循环（体循环）循环小循环（肺循环）一、心肌细胞的生物电现象（一）心肌细胞的分类心肌细胞按生物电特点可分为四种类型：1．自律细胞和非自律细胞：非自律细胞包括房室交界的结区细胞以及心室肌细胞和心房肌细胞，后者又称工作细胞。
自律细胞包括窦房结Ｐ细胞和浦肯野细胞。
2．快反应细胞和慢反应细胞：快反应包括工作细胞房室束及其分支和浦肯野细胞。
慢反应细胞包括窦房结细胞和房室交界内房结区和结希区的细胞。
（二）心肌细胞的跨膜电位及其形成机制1．工作细胞的跨膜电位及其离子机制静息电位心室肌细胞在静息时，细胞膜处于内负外正的极化状态，静息电位约-90mv。
产生机制为K+外流引起的电化学平衡电位。
动作电位（1）0期：去极化期。
特点是除极速度快，历时1～2ms。
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
【生理教程】 血液循环
脉搏压/脉压 (pulse pressure) 收缩压与舒张压的差值。 平均动脉压 (mean arterial pressure) 一个心动周期中动脉血压的平均值。
MAP = 舒张压 + 1/3 脉压
健康成年人安静时
收缩压：
舒张压：
100--120 mmHg
60--80 mmHg
脉
压 ：
30--40 mmHg
三、心脏的泵血功能
（一）心动周期与心率
心动周期：心脏每收缩和舒张一次构成 一
个机械活动周期，称心动周期
心
心
率：每分钟心动周期的次数
律：心跳的节律。
心动周期与心率的关系
心房收缩 0.1秒 舒张0.7秒 舒张 0.5秒
心动周期 0.8秒
心室收缩 0.3秒
全心舒张期
全 心 舒 张 期
心动周期中心房和心室活动的顺序和时间关系
心内传导的速度及意义
传导速度最慢的部位：房室交界
（存在房室延搁）
房室延搁的意义：
使心室在房缩完成后，心室充分充 盈才开始收缩，以确保足够射血量。
（三）兴奋性(excitability)
所有心肌细胞都具有兴奋性
定义：心肌具有接受刺激后产生动作电位
的能力。
衡量指标：阈值
兴奋性的周期性变化
束支和普肯野纤维
（一）心室肌细胞的生物电现象
1、静息电位：4期，约为-90mV 形成机制：
主要由于K+外流形成K+平衡电位
2、动作电位：
可分为0、1、2、3期
心室肌细胞动作电位及产生机制
0期（去极化期）：Na+内流 1期（快速复极初期）：K+外流 2期（缓慢复极期/平台期）：K+外流和 Ca2+内流处于平衡 3期（快速复极末期）：K+外流 4期（静息期）：离子恢复 （ Na+- K+泵和 Na+-Ca2+ 交换）
心脏电生理
4
心室肌细胞动作电位和主要离子流示意图 心室肌细胞动作电位和主要离子流示意图 动作电位
1
+20 0 -20 -40 -60 -80 -100
2
零电位
0 3
(mV)
膜电位 膜电位
Na+ +++++ K+
4 Ca2+ K+ -++++++
阈电位 静息电位
- - -- - -- K+ K+
Na+
- - - - +++++++++ - - - - K+
心脏电生理
生理教研室
王斐
1
教学目标
1.掌握心室肌细胞的动作电位的形态、 掌握心室肌细胞的动作电位的形态、 掌握心室肌细胞的动作电位的形态 特点和离子流基础； 特点和离子流基础； 2.熟悉窦房结细胞动作电位的特点。 熟悉窦房结细胞动作电位的特点。 熟悉窦房结细胞动作电位的特点 3.了解心肌兴奋时兴奋性的周期性变化。 了解心肌兴奋时兴奋性的周期性变化。 了解心肌兴奋时兴奋性的周期性变化
30
(二)影响传导的因素 二 影响传导的因素
1.细胞的直径 细胞的直径 直径粗大→胞内电阻小 胞内电阻小→传导速度快 直径粗大 胞内电阻小 传导速度快 直径细小→胞内电阻大 胞内电阻大→传导速度慢 直径细小 胞内电阻大 传导速度慢 （但在同一心肌细胞,兴奋传导快慢主要受局部 兴奋传导快慢主要受局部 电流形成和邻近部位膜兴奋性的影响） 电流形成和邻近部位膜兴奋性的影响）
心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的过 只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常,兴奋才能正 程,只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常 兴奋才能正 只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常 常地传导通过。 常地传导通过。 Na+通道状态 传导性 邻近部位膜兴奋性 处绝对不应期 失活状态 阻滞 处相对不应期 部分失活状态 期慢、 （0期慢、小） 减慢 期慢
生物电现象举例
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