血液循环生物电.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、心室肌细胞心房肌、心室肌细胞 特点：无

2、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):120mv):120mv 除极过程除极过程:0:0

3、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 K K+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 f

4、ormation)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 phase)：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ItoIt

5、o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

6、慢慢CaCa2+2+（LL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+的通透性高的通透性高00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

7、 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

8、(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 Na Na+-Ca-Ca2+2+Ca Ca2+2+泵泵心室肌细胞的心室肌细胞的AP(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

9、 2）AP AP：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）Ca Ca2 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

10、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)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通通道道：复复极极化化的的3 3期期-60mV-60mV开开始始激激活活、-100mV-100mV充充分分激激活活(超超极极化化激激活活)，去去极极化化的的0 0期期-50mV-50mV

11、失失活活。超超极极化化激激活活、具具有有时时间间依依从从性性的的非非特特异异性性通通道道，不不是是快快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、结希区细窦房结、房结区、结希区细胞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

12、 电位电位快快 Na Na+通道通道 慢慢 Ca Ca2+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、

13、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-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

14、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 心心肌肌兴兴奋奋时时兴兴奋奋性性变变化化的的主主要要特特点点是是有有效效不不应应期期特特别别长长,相相当当于于心心肌肌整整个个收收缩期和舒张早期。缩期和舒张早期

15、。它它是是骨骨骼骼肌肌与与神神经经纤纤维维有有效效不不应应期期的的100100倍倍和和200200倍倍。这这一一特特性性是是保保证证心心肌肌能能收收缩缩和和舒舒张张交交替替进进行行,不不出出现现完完全全强强直直收缩的生理学基础。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

16、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 离离子子通通道道所所处处的的机机能能状状态态,是是决决定定兴兴奋奋性性正正常常、低低下下和和丧丧失失的的主主要要因因素素,而而通通道道处处于于何何种种状状态态则则取取决决于于当当时时的的膜膜电电位位以以及及有有关关的的时时间进程。间进程。心心肌肌细细胞胞每每次次兴兴奋奋,其其膜膜通通道道存存在在静静息息、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）不发生完全强直收

17、缩）不发生完全强直收缩 心肌的有效不应期特别长心肌的有效不应期特别长,相当于相当于整个收缩期加舒张早期，任何刺激落在整个收缩期加舒张早期，任何刺激落在此期内，心肌都不会发生兴奋反应。此期内，心肌都不会发生兴奋反应。（2 2）期前收缩与代偿间歇）期前收缩与代偿间歇 期前收缩期前收缩：如果在心室肌的有效不应期之：如果在心室肌的有效不应期之后，下一次窦房结的兴奋到达之前，心室受到后，下一次窦房结的兴奋到达之前，心室受到一次外来刺激，则可产生一次提前出现的兴奋一次外来刺激，则可产生一次提前出现的兴奋和收缩和收缩,称为期前收缩。称为期前收缩。代偿间歇代偿间歇：一次期前收缩之后所出现的一：一次期前收缩之后

18、所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。段较长的舒张期称为代偿性间歇。二、心肌的自动节律性二、心肌的自动节律性 概念：概念：心肌组织能够在没有外来刺激心肌组织能够在没有外来刺激的情况下自动地发生节律性兴奋的特性。的情况下自动地发生节律性兴奋的特性。(一一)心脏各部的自动节律性心脏各部的自动节律性各部位的自律细胞的自律性高低不一：各部位的自律细胞的自律性高低不一：窦房结窦房结-房室交界房室交界-浦氏纤维浦氏纤维 （100100次次/分）分）（5050次次/分）分）（2525次次/分）分）1.1.窦房结为正常起搏点窦房结为正常起搏点,其它自律组织为潜在起其它自律组织为潜在起搏点或异位起搏点。搏点或

19、异位起搏点。2.2.以窦房结的自律兴奋所形成的心脏节律称窦以窦房结的自律兴奋所形成的心脏节律称窦性节律，以窦外为起搏点的心跳为异位节律性节律，以窦外为起搏点的心跳为异位节律（结性心律、室性心律）。（结性心律、室性心律）。产生机制产生机制:v 抢先占领抢先占领:抢先达到阈电位产生抢先达到阈电位产生AP。v 超速驱动压抑超速驱动压抑:当自律细胞在受到高于其固有频率的刺激当自律细胞在受到高于其固有频率的刺激时就按外加刺激的频率发生兴奋称超速驱时就按外加刺激的频率发生兴奋称超速驱动。动。超速驱动压抑具有频率依赖性。超速驱动压抑具有频率依赖性。1.41.4期自动去极化速度期自动去极化速度 a.a.自动去

20、极化速自动去极化速快快达到阈电位的时达到阈电位的时间短间短自律性高。自律性高。b.b.自动去极化速自动去极化速慢慢达到阈电位的时达到阈电位的时间长间长自律性低。自律性低。（二）影响自律性的因素（二）影响自律性的因素2.2.最大复极电位水平与最大复极电位水平与阈电位水平之间的差距。阈电位水平之间的差距。三、心肌细胞的传导性：三、心肌细胞的传导性：(The conductivity of myocardial cell)(一一)传导原理：传导原理：局部电流：在兴奋部位和静局部电流：在兴奋部位和静息部位之间存在着电位差，膜内外息部位之间存在着电位差，膜内外电荷移动形成局部电流。电荷移动形成局部电流。

21、窦房结窦房结 结间束结间束 房室交界房室交界 房室束房室束 左、右束支左、右束支 浦肯野纤维浦肯野纤维 心室肌心室肌（二）传导过程（二）传导过程：浦氏纤维浦氏纤维(4m/s)(4m/s)束支束支(2m/s)(2m/s)心室肌心室肌(1m/s)(1m/s)心房肌心房肌(0.4m/s)(0.4m/s)结区结区(0.02m/s)(0.02m/s)（三）传导速度（三）传导速度1 1兴奋传导的特点兴奋传导的特点:浦氏纤维传导速度最快浦氏纤维传导速度最快 房室交界区传导速度最慢房室交界区传导速度最慢房室延搁房室延搁 易出现传导阻滞（房室阻滞）。易出现传导阻滞（房室阻滞）。2.2.意义：意义：保证心房和心室

22、的收缩交替进行保证心房和心室的收缩交替进行有利于心室肌同步收缩，有利于心脏射血有利于心室肌同步收缩，有利于心脏射血3.3.影响传导性的因素影响传导性的因素（1 1）结构因素）结构因素 细胞直径细胞直径正变正变直径粗大直径粗大胞内电阻小胞内电阻小传导速度快传导速度快直径细小直径细小胞内电阻大胞内电阻大传导速度慢传导速度慢（但在同一心肌细胞，兴奋传导快慢主要受局（但在同一心肌细胞，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）部电流形成和邻近部位膜兴奋性的影响）缝隙连接数量和功能状态。缝隙连接数量和功能状态。(2)(2)生理因素：生理因素：期去极速度和幅度期去极速度和幅度正变正变 0期速

23、度期速度 与邻旁间与邻旁间 产生局产生局 RP距距 新新AP 传导传导 0期幅度期幅度的电位差的电位差部电流部电流阈电位阈电位产生产生 速度速度(快、快、高高)(大大)(大大)(近近)(易）易）（快）（快）邻近部位膜的兴奋性邻近部位膜的兴奋性 邻近部位膜的兴奋性邻近部位膜的兴奋性 心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的过程扩散的过程,只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常正常,兴奋才能正常地传导通过。兴奋才能正常地传导通过。（0 0期慢、小）期慢、小）减慢减慢处相对不应期处相对不应期 部分失活状态部分失活状态处绝对不应期处绝对不应期

24、 失活状态失活状态 阻滞阻滞邻近部位膜兴奋性邻近部位膜兴奋性NaNa+通道状态通道状态 传导性传导性 1 1、心肌的收缩的特点、心肌的收缩的特点 1 1、同步收缩（全或无式收缩）、同步收缩（全或无式收缩）2 2、不发生强直收缩、不发生强直收缩 3 3、对、对CaCa2+2+o o依赖性大依赖性大四、收缩性四、收缩性心脏起搏器心脏起搏器三、体表心电图三、体表心电图 ECGECG：将引导电将引导电极置于身极置于身体一定部体一定部位，可以位，可以记录到心记录到心脏兴奋过脏兴奋过程中发生程中发生的电变化，的电变化，所记录到所记录到的图形。的图形。（一）正常心电图的（一）正常心电图的 波形及生理意义波形

25、及生理意义 名名 称称 时间（时间（S S）幅度（幅度（mV)mV)意意 义义 P P波波 0.08 0.080.11 0.050.11 0.050.25 0.25 两心房兴奋两心房兴奋 QRSQRS波波 0.06 0.060.10 0.50.10 0.52.0 2.0 两心室兴奋两心室兴奋 T T波波 0.05 0.050.25 0.10.25 0.10.8 0.8 两心室复极化过程两心室复极化过程P-RP-R间期间期 0.12 0.120.20 0.20 兴奋：房兴奋：房室的时室的时S-TS-T段段 0.05 0.050.15 0.15 心室肌处于心室肌处于AP平台平台Q-TQ-T间期间期

26、 0.4 0.4 心室去极心室去极+复极时间复极时间（二）心肌动作电位与心电图的关系（二）心肌动作电位与心电图的关系P P波：波：心房肌的心房肌的APAPQRSQRS：S-TS-T段：段：T T波：波：心室肌心室肌APAP的的0 0期期心室肌心室肌APAP的的2 2期期心室肌心室肌APAP的复的复极化过程，因先极化过程，因先后不一，故后不一，故T T波较波较宽。宽。0 0期期：1 1期：期：2 2期：期：3 3期：期：4 4期期：小小 结结 1.心室肌动作电位心室肌动作电位:主要由主要由NaNa+内流形成内流形成主要由主要由K K+外流形成。外流形成。CaCa2+2+内流和内流和K K+外流平

27、衡外流平衡主要由主要由K K+外流形成外流形成NaNa+-K-K+泵和泵和CaCa2+2+泵的活动泵的活动 2 2兴奋传导的特点兴奋传导的特点:3.3.引起心脏收缩活动的兴奋来自引起心脏收缩活动的兴奋来自 4.4.心房、心室肌产生动作电位继而引起心脏心房、心室肌产生动作电位继而引起心脏的收缩和舒张。的收缩和舒张。浦氏纤维传导速度最快浦氏纤维传导速度最快 房室交界区传导速度最慢房室交界区传导速度最慢房室延搁房室延搁 易出现传导阻滞（房室阻滞）。易出现传导阻滞（房室阻滞）。窦房结窦房结几个易混淆的问题几个易混淆的问题特特 点点意意 义义心室肌细胞心室肌细胞动作电位动作电位存在存在2 2期平台期平台

28、心肌细胞兴心肌细胞兴奋性变化奋性变化有效不应期长有效不应期长心内兴奋传心内兴奋传导导 最慢的部位在最慢的部位在房室交界房室交界最快的部位在最快的部位在心室内普肯耶心室内普肯耶纤维纤维保证心肌不发生强保证心肌不发生强直收缩直收缩保证心房和心室的保证心房和心室的收缩交替进行收缩交替进行有利于心室肌同步有利于心室肌同步收缩收缩思考题：1.1.下列关于心室肌细胞动作电位离子基础的叙述下列关于心室肌细胞动作电位离子基础的叙述,哪哪一项是错误的一项是错误的?A.0 A.0期主要是期主要是NaNa+内流内流 B.1 B.1期主要是期主要是ClCl-内流内流 C.2 C.2期主要是期主要是CaCa2+2+内流

29、与内流与K K+外流外流 D.3 D.3期主要是期主要是K K+外流外流 E.1 E.1期主要是期主要是K K+外流外流2.2.心肌细胞中，传导速度最慢的是心肌细胞中，传导速度最慢的是 A A心房心房 B.B.房室交界房室交界 C.C.左、右束支左、右束支 D.D.浦肯野纤维浦肯野纤维 E E心室心室3.3.窦房结细胞最大复极电位的绝对值较小，是由于窦房结细胞最大复极电位的绝对值较小，是由于它的细胞膜对下列哪个离子的电导较低（它的细胞膜对下列哪个离子的电导较低（）A.A.钾离子钾离子 B.B.钠离子钠离子 C.C.氯离子氯离子 D.D.钙离子钙离子 E.E.钙离子钙离子+钠离子钠离子4.4.窦房结细胞去极化结束时电位为（窦房结细胞去极化结束时电位为（）A.-90mV A.-90mV B.-70mV B.-70mV C.-40mV C.-40mV D.0mV D.0mV E.+30mV E.+30mVADThanks!