心肌細(xì)胞跨膜電位的形成及其和心臟自動(dòng)節(jié)律的關(guān)系

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【考點(diǎn)】心肌的生物電現(xiàn)象及其簡(jiǎn)要的原理。
    【解析】心室肌細(xì)胞安靜時(shí),細(xì)胞膜處于外正內(nèi)負(fù)的極化狀態(tài)。靜息電位約-90毫伏。心室肌細(xì)胞靜息電位產(chǎn)生的原理基本上和神經(jīng)纖維相同,主要是由于安靜時(shí)細(xì)胞內(nèi)高濃度的K+向膜外擴(kuò)散而造成。
    其動(dòng)作電位與神經(jīng)纖維相比較有很大差別,表現(xiàn)為復(fù)極化過(guò)程有明顯特征。通常將全過(guò)程分為0、1、2、3、4期。(1)去極化過(guò)程(0期):去極化過(guò)程形成動(dòng)作電位的上升支(0期),其形成機(jī)制亦與神經(jīng)纖維相同。此期電位變化幅度約120mV,持續(xù)時(shí)間1~2ms.(2)復(fù)極化過(guò)程:該過(guò)程形成動(dòng)作電位下降支,分為四期。1期(快速?gòu)?fù)極初期):心室肌細(xì)胞去極達(dá)頂峰后立即開(kāi)始復(fù)極,膜內(nèi)電位迅速下降到0mV左右,形成1期,占時(shí)約10ms.K+外流是1期快速?gòu)?fù)極的主要原因。2期(緩慢復(fù)極期):此期復(fù)極非常緩慢,膜內(nèi)電位下降速度極慢,停滯在0mV左右,形成平臺(tái)狀,故2期又稱平臺(tái)期,歷時(shí)約100~150ms.該期是心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位區(qū)別于神經(jīng)纖維和骨骼肌的主要特征,也是動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),有效不應(yīng)期特別長(zhǎng)的原因。形成的機(jī)制是本期內(nèi)有Ca2+內(nèi)流和K+外流同時(shí)存在,緩慢持久的Ca2+內(nèi)流抵消了K+外流,致使膜電位保持在0mV附近。3期(快速?gòu)?fù)極末期):此期膜內(nèi)電位迅速下降到靜息電位水平(-90mV),形成3期,以完成復(fù)極化過(guò)程,歷時(shí)約100~150ms.K+快速外流是3期快速?gòu)?fù)極的原因。4期(靜息期):此期膜電位雖已恢復(fù)到靜息電位水平,但在動(dòng)作電位形成過(guò)程中,膜內(nèi)Na+、Ca2+增多,膜外K+增多,致使膜內(nèi)外的這幾種離子濃度有所改變。本期內(nèi),細(xì)胞膜離子泵積極地進(jìn)行著逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn),把Na+和Ca2+排到細(xì)胞外,同時(shí)將K+攝回細(xì)胞內(nèi),以恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)外離子的正常濃度,保持心肌細(xì)胞的正常興奮能力。
    心肌興奮后的有效不應(yīng)期特別長(zhǎng),一直延長(zhǎng)到心肌機(jī)械收縮的舒張開(kāi)始以后。也就是說(shuō),在整個(gè)心臟收縮期內(nèi),任何強(qiáng)度的刺激都不能使心肌產(chǎn)生擴(kuò)布性興奮。心肌的這一特性具有重要意義,它使心肌在自律性興奮來(lái)臨時(shí),不能產(chǎn)生象骨骼肌那樣的強(qiáng)直收縮,從而始終保持著收縮與舒張交替的節(jié)律性活動(dòng),這樣心臟的充盈和射血才可能進(jìn)行。