1 心室肌细胞跨膜电位及其形成机制X
1.心肌细胞的生物电现象
膜上很少表达Ito通道和缺乏Ik1通道，其复极主要依赖 Ik通道来完成
窦房结P细胞的动作电位
窦房结和心肌收缩细胞的膜内动作电位
此期相当于心电图上的T波。
动作电位
（3）静息期：又称动作电位4期。
4期是心室肌细胞膜复极化完毕，膜电位恢复至静息电 位的时期。
动作电位4期形成机制：此期要通过细胞膜上的Na+K+ 泵的主动转运，将3Na+ 运出细胞外和2K+ 运回细胞 内。同时通过Na+- Ca2+ 交换体和Ca2+ 泵，将Ca2+ 主 动转运出细胞外，以恢复细胞内外各种离子的正常浓 度梯度，维持心肌细胞的正常功能。此期相当于心电 图上的T-P（或T-R）段。
2018-1-22
心肌细胞的生物电现象
主要内容： 一、心肌细胞的分类 二、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制 三、心肌细胞的电生理类型
一、心肌细胞的分类
心肌细胞根据组织学和生理学特点分为两种类型：
普通心肌细胞：主要包括心房肌和心室肌细胞，具有 兴奋性、传导性和收缩性（不具有自律性）。
K+
5
140
细胞内向细胞外
Na+ 142
10
细胞外向细胞内
Ca2+ 2
1×10-4
细胞外向细胞内
Cl-
103
4
细胞外向细胞内
静息电位
是指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通透性，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。
血管生理学
Lecture notes心肌细胞跨膜电活动【摘要】心室肌细胞的静息电位数值是K+平衡电位、少量Na+内流及生电性Na+－K+泵活动的综合反映。
心室肌细胞的动作电位可分为0、1、2、3、4共五个时期。
0期形成机制：Na+通道开放和Na+内流；1期机制：Na+通道失活，一过性K+外流；2期机制：电压门控L 型钙通道激活引起Ca2+缓慢持久内流，同时K+外流；3期机制：钙通道失活关闭，K+迅速外流。
4期机制：Na+－K+泵、Na+－Ca2+交换和Ca2+泵，恢复细胞内外离子的正常浓度梯度。
浦肯野细胞的动作电位0、1、2、3期的离子机制与心室肌细胞相似，但在4期，表现为自动去极化，主要是由随时间而逐渐增强的内向电流（If）所引起。
窦房结细胞的动作电位分为0、3、4共三个时期，无明显的1期和2期，4期自动去极化速度快于浦肯野细胞；窦房结细胞的0期去极化是L型Ca2+通道激活、Ca2+内流引起的；随后钾通道开放、K＋外流引起3期；4期自动去极化的机制主要是K＋外流的进行性衰减。
心脏是推动血液流动的动力器官。
心房和心室不停地进行有顺序的、协调的收缩和舒张交替的活动，是心脏实现泵血功能、推动血液循环的必要条件，而心肌细胞的动作电位则是触发心肌收缩和泵血的动因。
根据组织学特点、电生理特性以及功能上的区别，心肌细胞可分为两大类：一类是普通的心肌细胞，包括心房肌和心室肌，含丰富的肌原纤维，具有兴奋性、传导性和收缩性，但不具有自动产生节律性兴奋的能力；主要执行收缩功能，故又称为工作细胞。
另一类是一些特殊分化了的心肌细胞，组成心脏的特殊传导系统，其中主要包括P细胞和浦肯野细胞，具有兴奋性和传导性之外，还具有自动产生节律性兴奋的能力，故称为自律细胞，但它们含肌原纤维甚少（或完全缺乏），基本无收缩能力；主要功能是产生和传播兴奋，控制心脏的节律性活动。
一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制不同类型心肌细胞的跨膜电位不仅在幅度和持续时间上各不相同，形成的离子基础也有一定的差别，这是不同类别心肌细胞在心脏整体活动过程中起着不同作用的基本原因。
心肌细胞的跨膜电位及其形成机制
心肌细胞的跨膜电位及其形成机制一、引言心肌细胞是构成心脏的基本单位，其跨膜电位的形成和调节对于心脏的正常功能至关重要。
本文将从跨膜电位的概念入手，介绍心肌细胞跨膜电位的形成机制及其调节因素。
二、跨膜电位的概念跨膜电位是指细胞质内外两侧存在电荷差异所引起的电势差。
在静息状态下，心肌细胞负荷内负外正，形成约-90mV左右的静息跨膜电位。
当受到刺激后，离子通道打开或关闭，导致离子流动，从而改变跨膜电位大小和方向。
三、心肌细胞跨膜电位形成机制1. 离子泵Na+/K+-ATP酶是一种能够耗费ATP能量将Na+和K+逐个向细胞外和内运输的离子泵。
这种泵作用于静息状态下心肌细胞内外离子浓度差异，并消耗ATP使得Na+向外、K+向内运输，从而产生了负荷内负外正的跨膜电位。
2. 离子通道心肌细胞中存在多种离子通道，包括Na+通道、Ca2+通道和K+通道等。
这些离子通道在受到刺激后打开或关闭，导致离子流动，从而改变跨膜电位大小和方向。
例如，在心肌细胞收缩时，Ca2+进入细胞内部使得跨膜电位增加；而在心肌细胞复极时，K+大量流出使得跨膜电位迅速下降。
3. Na+/Ca2+交换器Na+/Ca2+交换器是一种能够将Na+和Ca2+在细胞内外之间交换的转运蛋白。
在心肌细胞中，当Na+/K+-ATP酶不能及时清除过多的Ca2+时，Na+/Ca2+交换器就会发挥作用，将过多的Ca2+转运到细胞外部，从而使得跨膜电位下降。
四、心肌细胞跨膜电位调节因素1. 自主神经系统自主神经系统通过释放神经递质调节心率和心肌收缩力度等生理功能。
交感神经系统可以通过释放去甲肾上腺素和肾上腺素等神经递质，促进心肌细胞跨膜电位的升高和心率的增加；而副交感神经系统则可以通过释放乙酰胆碱等神经递质，促进心肌细胞跨膜电位的降低和心率的减慢。
2. 药物许多药物都可以影响心肌细胞跨膜电位的大小和方向，从而调节心肌收缩力度和心率等生理功能。
例如，β-受体阻滞剂可以抑制交感神经系统释放去甲肾上腺素和肾上腺素等神经递质，从而减少心肌细胞跨膜电位升高和心率增加；而钙通道阻滞剂则可以抑制Ca2+进入细胞内部，从而降低心肌细胞跨膜电位升高和心率增加。
心脏的生物电活动和生理特性
9
两种钙通道、钠通道的区别 ICa-T：去-50mV 阻断剂：NiCl2镍 ICa-L：去-40mV 阻断剂：Mn2+、异搏定（钙拮抗剂） INa：去-70mV 0mV失活 阻断剂：TTX（0期） If：复极达-60mV,-100mV充分激活,去极达-50mV失
活) 阻断剂:铯（4期）
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10
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2、决定和影响心肌传导性的因素
1）结构因素
细胞直径，缝隙连接数量
2）生理因素
a.0期去极化 速度、幅度
-Na+通道开放的速度和数量
膜电位水平
b.邻近部位膜兴奋性
为什么房-室交界传导速度慢？
tivity
心肌收缩的特点
1）“全或无”式收缩 ：同步收缩（功能合胞体） 2）不发生完全强直收缩 3）对外源性Ca2+的依赖性（钙触发钙释放）
第二节 心脏的生物电活动 和生理特性
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1
心肌细胞的分类：
功能
心 肌 细 胞
生物电
工作细胞（心室，心房） 自律细胞（窦房结、房室交界、
房室束、蒲肯野纤维）
快反应细胞 （心房肌细胞、心室肌细胞 浦肯野细胞）
慢反应细胞（窦房结P细胞、房室结细胞）
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2
一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制
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血钾轻度升高，兴奋性？
TP
血钾重度升高，兴奋性？
RP
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2. 兴奋性的周期性变化
有效不应期
绝对不应期 0期-55mV 局部反应期 -55-60mV
相对不应期 -60-80mV 超常期 -80-90mV
在相对不应期和超常期可以引起新的动作电位
电生理
一． 心肌细胞的跨膜电位及其形成机制：（1） 静息电位：人及哺乳动物-90mv k +电流是构成静息电位的主要成分，方向是从膜内流向膜外。
静息电位的构成：k +的平衡电位；（少量Na+内流↓和生理性Na +-K +泵活性↑）→影响小（2） 动作电位：1. 去极化过程（0期）：从-90mv →+30mv 。
速度快，约1-2ms 。
在外界适当刺激时由静息电位到达去极化。
机制：有Na +内流而导致，当刺激作用引起少量Na +通道开放→到达阈电位（-70mv ）→引起Na +通道的大量开放（正反馈），大量Na +内流→去极到0mv→Na +通道的关闭，可去极到+30mv 。
Na +通道开放时间很短，约1ms 。
由快Na +通道引起的快速去极化的细胞称快反应细胞，如心房肌，心室肌和浦肯野细胞，引起的动作电位称快反应动作电位。
2．复极化过程：时间200-300ms ，包括1期，2期，3期（1） 快速复极初期：+30mv →0mv ，10ms ，快速复极初期，峰电位。
主要原因：K +负载的I to （一过性外向电流），I to 通道在膜电位复极到-40mv 时被激活，开放5-10ms 。
1期：快Na +通道失活→I to 被激活→K +一过性外流→快速复极化。
（2） 2期(平台期)：100-150ms ,是心肌细胞动作电位特殊的主要原因。
该期电流：外向电流（K +外流），内向电流（Ca 2+内流），总的结果是形成一种随时间推移而逐渐增强的微弱的外向电流。
a) K +外流：K +外流的通道有I K 和I K1等多种。
I K1在静息电位时通透性很高。
0期去极化过程中，I K1通透性↓，这种I K1通道因膜的去极化而通透性↓的现象称内向整流。
I K 在2期，K +外流的主要通道。
b) Ca 2+内流：L-型钙通道（慢通道，电压门控），去极化到-40mv 时被激活，这时Ca 2+内流（去极化）。
K +外流（复极化），但随着时间推移Ca 2+通道逐渐失活。
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。
4.2 心肌细胞膜电位
失活：去极化的0期-50mV失活 时间依从性的非特异性通道
阻断剂：Cs2+选择性阻断 自动去极化引发AP时If 中止
2. 窦房结（Sino-atrial node）细胞的电位
⑴ 波形
⑵ 特点
① 有0，3，4期，
+40
无1，2期
Mg2+
K+ K+ K+
K+ K+
--8300 mmVV K+
Mg2+
内向整流钾通道(Ik1)的作用
IK channel
Ikr Iks
平台期的离子通道
L型Ca2+通道：电压门控通道
k通道：在平台期逐渐增大的k电流在
＋20mv激活至复极到-50mV左右关闭。
IK1通道：内向整流
0期去极化过程中通透性骤减， 复极化至－60mv恢复。 平台期K+通透性较低，不能迅速复极化。
②复极过程
3期： K+外向电流 • Ca2+ 通道失活，Ca2+ 内流停止。 • 细胞膜对K+ 通透性增加。在-60mv时Ik1激
活，K+外流，复极加快。 4期： Na+–K+泵(3Na+交换2K+)
Na+-Ca2+交换(3Na+交换1Ca 2+) Ca 2+ 泵
心室肌细胞动作电位离子机制
+35
心肌细胞膜上的K+通道有多种
①静息状态下心室肌细胞： IK1通道对K+的通透性高
②0期去极化过程中： IK1通道对K+的通透性降低 IK通道开放， K+外流从低水平开始
叙述心室肌细胞动作电位的形成机制。
心室肌细胞是构成心脏肌肉的主要细胞类型之一，它们负责心脏的收缩和舒张，从而推动血液流动。
心室肌细胞的动作电位是该细胞在兴奋与传导过程中产生的电信号，其形成和传播对于心脏的正常功能至关重要。
1. 膜电位的变化心室肌细胞的动作电位形成主要是由于细胞膜上的离子通道在不同阶段的打开和关闭。
在静息状态下，心室肌细胞内外的离子浓度存在着差异，细胞内为负电位。
当细胞受到刺激时，钠离子通道被激活打开，使得细胞内外的钠离子浓度迅速趋于平衡，导致细胞膜内电位迅速变为正电位。
这一过程称为快速上升期。
2. 钾离子的外流在快速上升期后，钠离子通道迅速关闭，而钾离子通道则逐渐打开。
这导致大量的钾离子从细胞内流出，使得细胞膜内电位逐渐恢复为负电位，产生快速下降期。
3. 钙离子的介导在动作电位的持续下降期，钙离子通道被激活打开，有钙离子进入细胞内，引起细胞内钙离子浓度的升高。
这一过程持续一段时间，维持细胞的去极化状态。
随着钙离子通道的关闭，动作电位进入稳定期，细胞膜电位逐渐恢复到静息状态。
4. 动作电位的传播在心脏的兴奋传导过程中，动作电位会在心室肌细胞之间传播，从而引起整个心肌组织的收缩。
这一过程依赖于细胞膜上的钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道的协调作用，形成了心脏正常的起搏和传导过程。
总结：心室肌细胞的动作电位形成是一个复杂的生理过程，依赖于细胞膜上的离子通道的开放和关闭。
对该过程的深入理解有助于我们更好地认识心脏的生理功能，从而为心脏疾病的治疗和预防提供理论基础。
心室肌细胞动作电位的形成机制非常复杂，涉及到多种离子通道的协调作用，而这些离子通道的开放和关闭在整个心脏兴奋传导过程中起着至关重要的作用。
1. 钠离子通道的激活心室肌细胞动作电位的形成始于钠离子通道的激活。
当细胞膜受到刺激后，由于电压门控的特性，导致细胞内外的钠离子浓度快速趋于平衡，使细胞内电位迅速变为正电位。
这一过程称为快速上升期，阳离子内流，使细胞内电位迅速升高。
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第二节心脏的电生理学及生理特性
Part 1 心室肌细胞跨膜电位及其形成机制
掌握内容工作细胞静息电位产生原理及主要钾离子通道类型和特点。
心室肌细胞动作电位的波形特点及0、1、2、3、4期的分期。
参与心室肌细胞动作电位各期形成的离子电流、离子通道种类（INa、Ito、ICa-L、IK1 、IK）。
心室肌细胞动电位发生后细胞内外离子恢复的方式，钠泵抑制剂增强心肌收缩的机制。
熟悉内容心室肌细胞动作电位各期形成的各离子通道开闭的条件及主要通道的阻断剂。
了解内容工作细胞和自律细胞的生理特点差异及主要代表细胞。
心房肌细胞无明显2期的原理。
（一）选择题
【A1型题】单项选择题，每题有A、B、C、D、E五个备选答案，请从中选出一个最佳答案。
1.在心室肌细胞动作电位，接近于钠平衡电位的是 D
A. 最大复极电位
B. 平台期时的膜电位
C. 阈电位
D. 动作电位0期去极化结束时的膜电位
E. 复极化结束时的膜电位
2. 心室肌细胞动作电位平台期的离子跨膜流动是 D
A. Na+内流，Cl－外流
B. Na+内流，K+外流
C. Na+内流，Cl－内流
D. Ca2+内流，K+外流
E. K+内流，Ca2+外流
3．关于Na+泵生理作用的描述，不正确的是 A
A. Na+泵活动使膜内外Na+、K+呈均匀分布
B. 将Na+移出膜外，将K+移入膜内
C. 建立势能储备，为某些营养物质吸收创造条件
D. 细胞外高Na+可维持细胞内外正常渗透压
E. 细胞内高K+保证许多细胞代谢反应进行
4. 下列关于动作电位的描述，正确的是 D
A. 刺激强度小于阈值时，出现低幅度动作电位
B. 刺激强度达到阈值后，再增加刺激强度能使动作电位幅度增大
C. 动作电位一经产生，便可沿细胞膜作电紧张式扩布
D. 传导距离较长时，动作电位的大小不发生改变
E. 心室肌动作电位去极化幅度小
5. 心室肌细胞动作电位的特点之一是 E
A. 持续时间短，小于2ms
B. 去极化幅度小
C. 0期去极化主要与钙内流有关
D. 升支与降支对称
E. 复极有平台期
6. 心室肌细胞动作电位的主要特征是 C
A. 去极化速度快
B. 复极化快
C. 复极化2期缓慢
D. 有锋电位
E. 有不应期【X型题】
7 用毒毛花苷G抑制钠泵活动后，细胞功能发生变化的有AB
A. 静息电位绝对值减小
B. 动作电位幅度降低
C. Na+-Ca2+交换增加
D. 胞质渗透压降低
（二）请完成下列比较
表1 工作细胞与自律细胞生理特性的比较
表2 参与心室肌细胞动作电位形成的主要离子电流小结。