生理学教学课件.ppt

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1、第二节第二节 心脏的生物电活动心脏的生物电活动1.1.引起心脏收缩活动的兴奋来自何方引起心脏收缩活动的兴奋来自何方? ? 2. 2.心脏为什么能自动地收缩和舒张心脏为什么能自动地收缩和舒张? ? 3. 3.为什么心脏始终是舒缩交替而不出现强为什么心脏始终是舒缩交替而不出现强 直收收缩直收收缩? ? 心脏的这些功能都依赖于心肌细胞的生物心脏的这些功能都依赖于心肌细胞的生物 电活动。电活动。问问 题题一、心肌细胞的分类一、心肌细胞的分类(The classify of myocardial cell) 普通心肌细胞（工作细胞普通心肌细胞（工作细胞/非自律细胞）：非自律细胞）： 心房肌、心室肌细胞心

2、房肌、心室肌细胞 特点：无自律性。特点：无自律性。 特化心肌细胞特化心肌细胞(自律细胞自律细胞)：特殊传导系统：特殊传导系统 的细胞，主要包括窦房结细胞、浦肯野细胞。的细胞，主要包括窦房结细胞、浦肯野细胞。 特点：无收缩性特点：无收缩性心心脏脏各各部部分分心心肌肌细细胞胞的的跨跨膜膜电电位位房室束房室束 二、心肌细胞的跨膜电位二、心肌细胞的跨膜电位（一）工作细胞的跨膜电位（心室肌）（一）工作细胞的跨膜电位（心室肌）1.1.静息电位静息电位( (Resting potential,RP): -90mv): -90mv2.2.动作电位动作电位( (Action potential,AP): 120

3、mv): 120mv 除极过程除极过程: 0: 0期去极化期去极化 复极过程复极过程: 1: 1期、期、2 2期期 ( (平台期平台期) )、3 3期、期、 4 4期。动作电位的产生是兴奋的标志。期。动作电位的产生是兴奋的标志。 ( (二二) )心室肌心室肌RPRP和和APAP的形成机制的形成机制1 1、心室肌细胞、心室肌细胞RPRP形成机制形成机制膜两侧存在浓度差：膜两侧存在浓度差：KK+ + i i KK+ + o o膜通透性有选择性：安静时对膜通透性有选择性：安静时对K K+ +具有通透性高具有通透性高生电性生电性NaNa+ + -K-K+ +泵的作用泵的作用2、心室肌细胞的、心室肌细胞

4、的AP3.3.心室肌细胞心室肌细胞APAP的形成原理的形成原理(The mechanism of formation) 0 0期期(0 (0 phase)phase)：刺激刺激RPRP阈电位阈电位激活快激活快NaNa+ +通道通道NaNa+ +再生式内流再生式内流NaNa+ +平衡电位平衡电位（0 0期）期）0 0期期NaNa+ +内流内流 以快以快NaNa+ +通道开放引起快速去极的心通道开放引起快速去极的心肌细胞称快反应细胞肌细胞称快反应细胞 ： 心房肌心房肌 心室肌心室肌 浦肯野纤维浦肯野纤维 形成的动作电位，称快反应动作电位形成的动作电位，称快反应动作电位1 1期（期（1 1 phas

5、e) )：快快NaNa+ +通道失活通道失活+ +激活激活ItoIto通道通道K K+ +一过性外流一过性外流 快速复极化快速复极化ItoIto通道：通道：ItoIto的的主要主要离子成分为离子成分为K K+ + ，可，可被四乙基胺阻断。被四乙基胺阻断。1 1期期2 2期期(2 phase)(2 phase)：已激活的已激活的K K+ +通道通道+ +激活的慢激活的慢CaCa2+2+通道通道CaCa2+2+缓慢内流与缓慢内流与K K+ +外流处于平衡状态外流处于平衡状态 缓慢复极化缓慢复极化2 2期期CaCa2+2+内流与内流与K K+ +外流平衡外流平衡 2 2期的特点：期的特点： 早期：外

6、向电流早期：外向电流I Ik k= =内向电流，膜电位内向电流，膜电位0mV0mV左右左右 晚期：外向电流内向电流，膜电位趋向降低晚期：外向电流内向电流，膜电位趋向降低 慢慢CaCa2+2+ （L L型钙通道）通道的特点：型钙通道）通道的特点： 电压门控通道，膜电位电压门控通道，膜电位40mV40mV被激活。被激活。 激活慢、失活也慢激活慢、失活也慢（2 2期末）期末）。 可被异搏定、可被异搏定、MnMn2+2+阻断。阻断。 特异性低：也允许少量特异性低：也允许少量NaNa+ +通过。通过。心肌细胞膜上的K+通道有多种 静息状态下心室肌细胞：静息状态下心室肌细胞： I IK1K1通道对通道对K

7、+的通透性高的通透性高0 0期去极化过程中：期去极化过程中： I IK1K1通道对通道对K+的通透性降低的通透性降低 I IK K通道开放，通道开放， K K+ +外流从低水平开始外流从低水平开始I IK1K1通道对通道对K+的通透性因膜的去极化而降低的通透性因膜的去极化而降低的现象，称为内向整流的现象，称为内向整流平台期的离子通道平台期的离子通道L L型型CaCa2+2+通道：通道：电压门控通道电压门控通道 k k通道：通道：在平台期逐渐增大的在平台期逐渐增大的 k k电流在电流在 20mv20mv激活至复极到激活至复极到-50mV-50mV左右关闭。左右关闭。I IK1K1通道：通道：内向

8、整流内向整流 0 0期去极化过程中关闭，期去极化过程中关闭， 复极化至复极化至60mv60mv恢复开放。恢复开放。 平台期平台期K K+ +通透性较低，不能迅速复极化。通透性较低，不能迅速复极化。3 3期期(3 phase)(3 phase)：慢慢CaCa2+2+通道失活通道失活+ +I IK K 通道通透性通道通透性K K+ +再生式外流再生式外流快速复极化快速复极化至至RPRP水平水平3 3期期3 3期期 4 4期期(4 phase): Na(4 phase): Na+ +- K- K+ +泵泵 NaNa+ +- Ca- Ca2+2+ Ca Ca2+2+泵泵心室肌细胞的心室肌细胞的AP(

9、(二二) )自律细胞的跨膜电位及形成机制自律细胞的跨膜电位及形成机制 1.1.窦房结细胞窦房结细胞( (慢反应自律细胞慢反应自律细胞) )的电位的电位 (1)(1)最大复极电位：最大复极电位： 3 3期复极末的最大复极电位值。期复极末的最大复极电位值。 （2 2） APAP：分：分0,3,40,3,4三个时期，无三个时期，无1 1期和期和2 2期期。(3)(3)电位形成机制电位形成机制 0 0期期：当：当4 4期自动去极化期自动去极化达到阈电位达到阈电位激活慢钙激活慢钙通道（通道（I Ica-ca-L L型）型）CaCa2 2+ +内流内流Ca2+Ca2+阈电位阈电位零电位零电位3 3期期：慢

10、钙通道（：慢钙通道（I Ica-ca-L L型）渐失活型）渐失活 + + 激活钾激活钾 通道（通道（I IK K） CaCa2 2+ +内流内流+ + K+递增性外流递增性外流K+Ca2+3 3期期4 4期期：K+递减性外流递减性外流 + + NaNa+ +递增性内流递增性内流（I If f）+ Ca+ Ca2 2+ +内流（内流（I Ica-Tca-T型钙通道激活）型钙通道激活）缓慢自动去极化缓慢自动去极化K+具具“自我自我”启动启动 “自我自我”发展发展 “自我自我”终止的离子流终止的离子流现象。现象。Na+Ca2+4 4期期2.浦肯野细胞浦肯野细胞( (快反应自律细胞快反应自律细胞) )

11、的电位的电位1.形成机制：形成机制： 0、1、2、3、4期：与心室肌细胞基本相似期：与心室肌细胞基本相似注：注：I If f通道通道：复极化的复极化的3 3期期-60mV-60mV开始激活、开始激活、-100mV-100mV充充分激活分激活( (超极化激活超极化激活) )，去极化的，去极化的0 0期期-50mV-50mV失活。超失活。超极化激活极化激活、具有时间依从性的非特异性通道，不是具有时间依从性的非特异性通道，不是快快NaNa+ +通道。通道。2.特点：特点： （1）0期去极化速度快，幅度高。期去极化速度快，幅度高。（2）4期自动去极化速度比窦房结细胞的慢，期自动去极化速度比窦房结细胞的

12、慢，故自律性低故自律性低 心肌细胞分为四类：快反应细胞快反应细胞 非自律细胞非自律细胞-心房肌和心室肌细胞心房肌和心室肌细胞自律细胞自律细胞-浦氏细胞浦氏细胞慢反应细胞慢反应细胞自律细胞自律细胞-窦房结、房结区、结希区细胞窦房结、房结区、结希区细胞非自律细胞非自律细胞-结区细胞结区细胞激活激活 失活失活 阈电位阈电位 离子流离子流 电位电位快快 NaNa+ + 通道通道 慢慢 CaCa2+2+ 通道通道快快 慢慢 快快 慢慢 - 70mV - 40mV- 70mV - 40mVNaNa+ + Ca Ca2+2+大、快反应电位大、快反应电位 小、慢反应电位小、慢反应电位心房肌、窦房结、浦氏纤维跨

13、膜电位心房肌、窦房结、浦氏纤维跨膜电位心脏的生理特性心脏的生理特性 心肌细胞的生理特性：兴奋性、自心肌细胞的生理特性：兴奋性、自律性、传导性、收缩性。律性、传导性、收缩性。 普通心肌细胞只有普通心肌细胞只有兴奋性、传导性、兴奋性、传导性、收缩性无自律性。收缩性无自律性。 自律细胞只有自律细胞只有兴奋性、自律性、传兴奋性、自律性、传导性、无收缩性。导性、无收缩性。一、兴奋性一、兴奋性( (一一) )兴奋性的周期性变化兴奋性的周期性变化心室肌兴奋性的周期性变化心室肌兴奋性的周期性变化 周期变化周期变化 对应位置对应位置 机机 制制 新新APAP产生能力产生能力有效不应期有效不应期 去极去极复极复极

14、-60mV -60mV 不能产生不能产生 绝对不应期绝对不应期： -55mV-55mV 局部反应期局部反应期： -60mV-60mV相对不应期相对不应期 能产生能产生( (但但0 0期幅度期幅度 -80mV -80mV 传导、时程等较正常小传导、时程等较正常小) ) 超超 常常 期期 Na+Na+通道基本通道基本 -90mV -90mV 恢复到备用状态恢复到备用状态 同相对不应期同相对不应期 Na+Na+通道处于通道处于完全失活状态完全失活状态Na+Na+通道刚开通道刚开始复活始复活Na+Na+通道大部通道大部分复活分复活完全备用完全备用 失失 活活 刚复活刚复活 渐复活渐复活 基本备用基本备

15、用 产生产生AP AP 绝对不应期绝对不应期 局部反应期局部反应期 相对不应期相对不应期 超常期超常期 Na通道与兴奋性的关系通道与兴奋性的关系兴奋性正常兴奋性正常 兴奋性无兴奋性无兴奋性低兴奋性低兴奋性高兴奋性高 心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点是有效不应期特别长是有效不应期特别长, ,相当于心肌整个收相当于心肌整个收缩期和舒张早期。缩期和舒张早期。 它是骨骼肌与神经纤维有效不应期它是骨骼肌与神经纤维有效不应期的的100100倍和倍和200200倍。这一特性是保证心肌倍。这一特性是保证心肌能收缩和舒张交替进行能收缩和舒张交替进行, ,不出现完全强直不出现完全强直收

16、缩的生理学基础。收缩的生理学基础。 有效不应期的长短主要取决有效不应期的长短主要取决2 2期期( (二二) )影响兴奋性因素影响兴奋性因素 1.1.静息电位水平静息电位水平 RPRP距阈电位远距阈电位远需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性RPRP距阈电位近距阈电位近需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性 2.2.阈电位水平阈电位水平 （为少见的原因）（为少见的原因）上移上移RPRP距阈电位远距阈电位远需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性下移下移RPRP距阈电位近距阈电位近需刺激阈值需刺激阈值兴奋性兴奋性 3.3.引起引起0 0期去极化的离子通道的性状期去极化的离子通道的性状 离子通道所处的机能状态离子通道所处的机能状态, ,是决定兴奋性是决定兴奋性正常、低下和丧失的主要因素正常、低下和丧失的主要因素, ,而通道处于何而通道处于何种状态则取决于当时的膜电位以及有关的时种状态则取决于当时的膜电位以及有关的时间进程。间进程。 心肌细胞每次兴奋心肌细胞每次兴奋, ,其膜通道存在静息、其膜通道存在静息、激活和失活的过程。激活和失活的过程。 2.兴奋性周期性变化与收缩的关系兴奋性周期性变化与收缩的关系 （1 1