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
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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
运动生理学
（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。
运动生理学
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。
运动生理学
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。
运动生理学
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
运动生理学
运动生理学
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
运动生理学
运动生理学
运动生理学
（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。
运动生理学
（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。
运动生理学
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。
运动生理学
静息期（4期）
运动生理学
运动生理学
（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
运动生理学
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
运动生理学
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
运动生理学
（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。