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c.兴奋时胞浆Ca2+浓度 d.ATP酶的活性
通过改变心肌收缩力从而调节每搏输出量的方式称为等长自身调节,这种变化与心肌收缩前的初长度无关。 异长自身调节:通过心肌细胞本身长度的改变而引起心肌收缩强度的改变,称为异长自身调节。
意义:通过异长自身调节,心脏可将增加的回心血及时泵出,不致使过多血流滞留于心腔中,从而维持静脉回心血量
和心输出量之间的动态平衡。 (3)后负荷对搏出量的影响
后负荷——动脉血压(相对于心室而言)
后负荷增大等容收缩期室内压峰值增加,射血期缩短,心室肌缩短的程度和速度均减小,每搏输出量暂时减少心
室内剩余血量增加,如果回心血量不变,则心舒末期容积增大,通过自身调节机制使搏出量恢复正常。
(4)静脉回流量 2.心率的调节
3.心力储备:心输出量随机体代谢需要而增加的能力,称为泵血功能储备或心力储备。 三、心肌细胞的生物电现象
(一)心肌的生理特性——兴奋性、自动节律性、传导性、收缩性
1.兴奋性:心肌细胞具有对刺激发生反应的能力,即具有兴奋性。心肌细胞也和其它可兴奋细胞一样,发生一次兴奋
后,兴奋性也要经历各个时期的变化之后,才恢复正常。 (1)有效(绝对)不应期 (2)相对不应期 (3)超常期
兴奋性的特点:有效不应期特别长,不发生强直收缩。有效不应期的长短主要取决2期(平台期) (2)影响兴奋性的因素(图) ①静息电位水平
RP↑→距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓ RP↓→距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑ ②阈电位水平
上移→RP距阈电位远→需刺激阈值↑→兴奋性↓ 下移→RP距阈电位近→需刺激阈值↓→兴奋性↑ ③钠通道的状态
Na+通道有激活、失活和备用三种状态:
2.自动节律性:组织、细胞能在没有外来刺激的条件下,自动地产生节律性兴奋的特性,叫做自动节律性,简称自律性。
起源:心内特殊传导系统(房室结的结区除外),其自律性 大小:窦房结P细胞>房室交界>房室束>浦肯野氏纤维等 心脏的自律性来源于心脏的特定部位,即起搏点(pacemaker)也称为自动中枢.高等脊椎动物为窦房结.鱼类、两栖类动物的起搏点位于静脉窦。 (1)自律细胞的电位特点 (2)影响自律性的因素
①舒张期自动去极化的速度 ②最大舒张期电位水平
③阈电位水平(不是主要影响因素)
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正常起搏点:哺乳动物整个心脏的节律由窦房结的活动控制,窦房结是整个心脏的主导起搏点,称为正常起搏点 潜在起搏点:窦房结之外的其他部位自律组织并不表现出自身的自动节律性,只起着兴奋传导作用,称为潜在起搏点。 (3)心肌自律性与心律的关系
各部位的自律细胞的自律性高低不一窦房结----------房室结-----------浦氏纤维(90-100次/分)(40-60次/分)(20-40次/分)
窦房结对潜在起搏点的控制:节律高者控制节律低者。因为节律高者具有抢先占领(抢先达到阈电位 产生AP)和超速驱动抑制(抢先夺获压抑节律低者的“被动”节律性兴奋 )的机制。 自律组织或自律细胞:具有自律性的组织或细胞
高等动物心脏内的自律性组织的节律性高低不一。窦房结P细胞>房室交界>房室束>浦肯野氏纤维等 心脏内兴奋传导速度不均一:(1)传导最慢的部位是房室结——房室延搁
生理意义:房室不同时收缩,心室收缩紧跟在心房收缩完毕后进行 (2)传导最快的部位使心室内浦肯野氏纤维(细胞)
生理意义:保证心室肌几乎完全同步收缩,产生较好的射血效果。
窦性节律(窦性心律):正常心搏节律由自律性最高处—窦房结发出冲动引起,故称窦性节律。称窦房结为心搏起源或心搏起步点。
异位节律(异位心律):由窦房结以外的自律细胞取代窦房结而主宰心搏节律。 安全因素:当正常起搏点活动障碍时,作为备用起搏点仍能以较低的频率保持心脏跳动 潜在的危险因素:当其自律性增高并超过窦房结时,可引起心律失常。
决定和影响自律性的因素:①4期自动除极的速度;②最大舒张电位与阈电位水平间的距离
心肌细胞同神经纤维和骨骼肌细胞一样具有兴奋性。心室肌细胞发生兴奋后,一次经历有效不应期、相对不应期和超常期等时期,随后恢复正常状态。
有效不应期:0期去极化到3期复极至-60mv。心肌:250-300ms,骨骼肌:1-3ms
绝对不应期:0期去极化到3期复极至-55mv。
特点:有效不应期特别长 相对不应期:-60mv至-80mv 超常期:-80mv恢复到-90mv
3.传导性:心肌细胞兴奋时所产生的动作电位能够沿着细胞膜传播的特性。 1) 传导原理: 局部电流
闰盘(缝隙连接)为低电阻区,局部电流很容易通过特殊传导系统
心肌细胞形成功能上的合胞体,保证左、右心房或心室能够同步兴奋和收缩 (2) 传导特点:
1)浦氏纤维最快→房、室内快→同步收缩,利射血 2)房室交界最慢→房室延搁→利房排空、室充盈
房室交界是兴奋由心房进入心室的唯一通道,交界区动作电位传导速度比较缓慢,使兴奋在这里延搁一段时间才向心室传播称房室延搁 (4 )影响心肌传导性的因素
1)细胞的直径:直径粗大→胞内电阻小→传导速度快 直径细小→胞内电阻大→传导速度慢 2)0期去极化的速度和幅度
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3) 邻近部位膜的兴奋性 4) 细胞间联系
传导形式:局部电流+闰盘(缝隙连接)
心肌细胞形成功能上的合胞体,保证左、右心房或心室能够同步兴奋和收缩。
房室延搁:房室交界区是兴奋由心房进入心室的唯一通道,交界区动作电位传导速度极慢,使兴奋在这里延搁一段时间才向心室传播。(兴奋在房室交界的传导过程显著减慢,这种现象叫做房室延搁)
【房室交界区市正常情况下心房和心室之间的唯一传导途径,其中的结区细胞直径仅有3μm,且分支多,传导速度极慢,在心脏内冲动传导过程中形成0.1S的延迟,称为房室延搁。】 交感神经对心脏的刺激可缩短房室延搁,迷走神经的刺激延长房室延搁。
房室延搁的生理意义:使心室在心房收缩完毕之后才开始收缩,而不至于产生房室收缩重叠的现象。心脏内兴奋传播途径的特点和传导速度的不一致性,对于保证心脏各部分有次序地、协调地进行收缩活动,具有十分重要的意义。 在受刺激时,先在膜上产生电兴奋,然后通过兴奋-收缩藕联使心肌纤维缩短。
心脏内兴奋传播的特点:①各种心肌细胞传导速度不同,冲动在较短时间内就可以传遍左右心房或左右心室,产生“全”
或“无”式收缩;
②存在房室延搁现象,从而保证心房、心室次序、协调活动,有利于血液充盈心室和射血。
4.收缩性
心肌细胞的收缩性有以下特点:①对细胞外液中Ca浓度的有明显的依赖性 ②同步收缩(“全”或“无”收缩) ③不发生强直收缩 ④期前收缩与代偿性间歇
期前收缩:在心肌的有效不应期之后,和下次节律兴奋传来之前,受到一次额外的(人工或病理)阈上刺激,可产生一次额外的兴奋和收缩,由于它发生在下一次窦房结兴奋所产生的正常收缩之前,所以称为期前收缩。 代偿性间歇:在一次期前收缩之后,常有一段较长的心脏舒张期,称为代偿性间歇。 四、心肌动作电位的特点
(一)心肌细胞的类型及特点
(1)普通心肌细胞(又称收缩细胞和工作细胞)包括心房肌细胞和心室肌细胞。 特点:富含肌原纤维,具有兴奋性、传导性和收缩 性,不具有的自主节律性,是心脏泵血活动的动力。
(2)特殊分化的心肌细胞(自律细胞)包括P细胞和浦肯野氏细胞。
特点:缺乏收缩能力,具有产生自动节律性兴奋的能力,称为自律细胞。构成心传导系统,完成兴奋的传导功能。 根据各类心肌细胞AP的0期去极化速率和4期有无自动去极化,将心肌分为: ①快反应自律细胞:
0期去极速率快,4期有自动去极化 ②快反应非自律细胞:
0期去极速率快,4期无自动去极化 ③慢反应自律细胞:
0期去极速率慢, 4期有自动去极化 ④慢反应非自律细胞:
0期去极速率慢,其4期无自动去极化 (二)心传导系统
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心传导系统包括窦房结、心房传导组织、房室结、 房室束及其分支以及心室传导组织。
(1)P细胞——为卵圆形,小于普通细胞,主要存在于窦房结中,是窦房结中产生自动节律性兴奋的细胞,所以称为起搏细胞。
(2)浦肯野氏细胞——直径最大,广泛存在于除窦房结和房室结的结区以外的所有心传导系统中。 (三)普通心肌细胞的跨膜电位及形成机理
1. 心肌细胞的静息电位——K跨膜运动所形成的平衡电位,膜内电位低于膜外
(1)幅度:心室肌膜内为-90 mV
(2)机制: K+跨膜运动所形成的平衡电位 条件:①膜两侧存在浓度差 ②膜通透性具选择性:K+/Na+=100/1
结果:K+顺浓度梯度由膜内向膜外扩散,达到K+平衡电位
心肌细胞的静息电位及形成原理,基本上与神经细胞和骨骼肌细胞相似,也是由细胞内K向细胞膜外流动所产生的K的跨膜平衡电位。心肌细胞的静息电位为-90mv。
2. 心肌细胞的动作电位——在心肌细胞去极化过程,起主要作用的离子通道是快钠通道(Na+内向离子电流)和慢钙通
道(Ca内向离子电流);慢钠通道、快钾及慢钾通道也在心肌细胞去极化和复极化中起作用。
心肌细胞的动作电位与神经细胞和骨骼肌细胞不同:复极化过程复杂;持续时间长(300-400ms);动作电位的升支和降支不对称。 (1)动作电位的过程
整个动作电位变化过程可分为5个时期,其中0期为去极化和反极化过程,l~4期属于复极化过程。 除极过程(0期):又称去极化期,膜去极化,Ap上升支
心室肌细胞在窦房结传来的兴奋冲动影响下,膜内电位上升至临界水平即阈电位(约为﹣70mV)水平,
引起快钠通道开放(激活),膜外Na+顺着浓度差和电位差迅速内流,形成快钠内向电流,使膜内电位急剧上升,由静息时的﹣90 mV跃升至﹢30 mV,在l~2ms内电位变化幅度达120 mV,构成动作电位的上升支。快钠通道,可被河豚毒(TTX)特异性阻断。
复极过程:1期—快速复极初期,膜电位由+30 mV迅速降至约0 mV,形成复极1期,
此时快钠通道已关闭,但有短暂的K+外流。
2期—平台期(主要特征),又称缓慢复极期。膜电位下降缓慢,膜电位稳定于0 mV水平附近达100~150
ms之久。主要由慢钙通道开放,Ca2+(伴有少量Na+)内流和K+外流所形成的离子电流动态平衡。初期是Ca2+内向离子电流占优势,随着时间推移K+外向离子电流逐渐增强,导致膜电位缓慢地变负。 3期—快速复极末期。平台期后由于Ca2+通道已灭活,K+外流却随时间而递增,因而膜的复极加快,导致
膜电位快速复极化直至完成复极过程。
静息期(4期):膜电位稳定于Rp水平。又称恢复期。心室肌细胞的膜电位稳定于静息电位水平。在动作电位变化过
程中,顺浓度梯度跨膜进出的各种离子,在恢复期中须依靠膜的主动转运机理,恢复兴奋前细胞内外正常的离子浓度梯度,为再次兴奋准备条件。Na+和K+的主动转运依靠Na+-K+泵进行;Ca2+的主动转运则是通过Na+-Ca2+交换机理与Na+的顺浓度梯度内流相偶联进行。 4期因膜内[Na+]和[Ca2+] 升高,而膜外[K+]升高→激活离子泵→泵出Na+和Ca2+,泵入K+→恢复正常离子分布
心肌动作电位产生的机制:0期 去极化的形成—Na内流(再生性钠电流)使心肌细胞膜在短时间内去极化和反极化。
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