心脏以及循环系统的进化.ppt

第十二章：循环系统第十二章：循环系统 Circulation System 心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 生理学电子教案 一一、粘盲鳗粘盲鳗（八目鳗类八目鳗类）这是一种类似鳗鱼的低等脊这是一种类似鳗鱼的低等脊椎动物椎动物，有数个有数个心脏心脏来驱来驱动血液流动动血液流动。没有心房心室没有心房心室，只是一个由血管平滑肌分化成只是一个由血管平滑肌分化成的两个腔室的两个腔室，当身体左右扭动当身体左右扭动时腔室的体积变化时腔室的体积变化，在瓣膜的在瓣膜的帮助下使血液向一个方向流动帮助下使血液向一个方向流动。粘盲鳗的循环系统发育得很不粘盲鳗的循环系统发育得很不完善完善，在身体的某些部分甚至在身体的某些部分甚至没有完整的血管没有完整的血管，血液在半开血液在半开放的情况下流动放的情况下流动。生理学电子教案 二二、鱼类鱼类（fish）鱼类有了真正意义上鱼类有了真正意义上的心脏的心脏，由一心室一心房由一心室一心房构成构成，可以驱动血液单方可以驱动血液单方向流动：静脉血被心脏泵向流动：静脉血被心脏泵向腮向腮，获得氧气成为动脉获得氧气成为动脉血流向组织血流向组织。鱼类的循环鱼类的循环系统是单向的系统是单向的。心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 生理学电子教案 三三、肺鱼肺鱼（Lungfish）肺鱼既有腮又有一个简单的肺鱼既有腮又有一个简单的肺肺，这使得它的循环系统变得这使得它的循环系统变得较为复杂较为复杂。肺鱼的心脏比鱼类肺鱼的心脏比鱼类多一个心房多一个心房。肺鱼的循环途径肺鱼的循环途径是这样的：静脉血到右心房是这样的：静脉血到右心房，经心室射血到达腮的下部经心室射血到达腮的下部，然然后再流经肺变成动脉血后再流经肺变成动脉血，经左经左心房回到心室心房回到心室，被泵到腮的前被泵到腮的前部部，然后进入体循环然后进入体循环。肺鱼的肺鱼的心室虽然只有一个心室虽然只有一个，但是已经但是已经有了不完全的隔有了不完全的隔，在隔的作用在隔的作用下下，动静脉血基本上不会混合动静脉血基本上不会混合。心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 生理学电子教案 四四、蛙类蛙类（Frogs）从蛙类开始从蛙类开始，动物开始用肺来完动物开始用肺来完成气体交换的任务成气体交换的任务。蛙类的心脏是二蛙类的心脏是二心房一心室心房一心室。静脉血经右心房到达心静脉血经右心房到达心室室，被泵入肺动脉被泵入肺动脉，肺静脉的动脉血肺静脉的动脉血进入左心房进入左心房，仍然进入心室仍然进入心室，由于心由于心室内并没有象肺鱼一样的隔室内并没有象肺鱼一样的隔，因此动因此动静脉血会混合在一起静脉血会混合在一起，降低了效率降低了效率。然而然而，蛙潮湿的皮肤可以吸收一部分蛙潮湿的皮肤可以吸收一部分氧气氧气，肺静脉有分支直接到达皮肤肺静脉有分支直接到达皮肤，然后进入静脉血然后进入静脉血，因此静脉血在进入因此静脉血在进入心室前就已经提高了氧气含量心室前就已经提高了氧气含量。心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 生理学电子教案 五五、海龟海龟（Turtles）爬行类爬行类，鸟类鸟类，哺乳类动物哺乳类动物只有肺来进行气体交换只有肺来进行气体交换。爬行爬行类类（鳄鱼除外鳄鱼除外）同两栖类一样同两栖类一样有二心房一心室有二心房一心室，但心室内隔但心室内隔的出现使得动静脉血得以基本的出现使得动静脉血得以基本分开分开。静脉血经右心房到达心静脉血经右心房到达心室室，再进入肺动脉入肺再进入肺动脉入肺，进行进行气体交换后经肺静脉进入左心气体交换后经肺静脉进入左心房房，再被心室泵入主动脉而进再被心室泵入主动脉而进入组织循环入组织循环。当海龟潜水的时当海龟潜水的时候候，肺动脉压升高肺动脉压升高，肺血流量肺血流量降低降低，大部分静脉血并不进入大部分静脉血并不进入肺循环肺循环。心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 生理学电子教案 六六、鳄鱼鳄鱼（Crocodile）鳄鱼有了完全分离的左右心室鳄鱼有了完全分离的左右心室，这样这样，动动静脉血可以完全分开静脉血可以完全分开。即：静脉血经右心房即：静脉血经右心房到达右心室到达右心室，进入肺循环成为动脉血进入肺循环成为动脉血，再经再经左心房到左心室左心房到左心室，泵入主动脉进入体循环泵入主动脉进入体循环。然而然而，鳄鱼的主动脉与鸟类和哺乳类不同鳄鱼的主动脉与鸟类和哺乳类不同，由两个分支构成由两个分支构成，右主动脉其实起源自右心右主动脉其实起源自右心室室，并且通过瓣膜与右心室相通并且通过瓣膜与右心室相通，两个动脉两个动脉分支也是相互连通的分支也是相互连通的。但由于主动脉血压大但由于主动脉血压大于右心室压于右心室压，由于瓣膜的作用由于瓣膜的作用，右心室的静右心室的静脉血不能进入主动脉脉血不能进入主动脉。然而在鳄鱼潜水的时然而在鳄鱼潜水的时候候，肺内压升高肺内压升高，进而造成右室压升高进而造成右室压升高，静静脉血可以通过右主动脉直接进入体循环脉血可以通过右主动脉直接进入体循环。心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 生理学电子教案 七七、鸟类鸟类（Birds）鸟类和哺乳类的心脏出现鸟类和哺乳类的心脏出现了完全隔离的左右心室了完全隔离的左右心室，这除这除了使肺循环和体循环完全分开了使肺循环和体循环完全分开外外，也使体循环的血压可以高也使体循环的血压可以高于肺循环于肺循环，造成左心室心肌远造成左心室心肌远比右心室发达比右心室发达。鸟类的心脏在鸟类的心脏在结构上与哺乳类几乎完全相同结构上与哺乳类几乎完全相同，然而从进化的角度来说然而从进化的角度来说，鸟类鸟类与两栖类特别是鳄鱼有着更加与两栖类特别是鳄鱼有着更加密切的亲缘关系密切的亲缘关系。这种情况的这种情况的出现可能是进化的会聚作用出现可能是进化的会聚作用。生理学电子教案 八八、哺乳类哺乳类（Mammals）哺乳动物的心脏结构以及循环系统与鸟类几乎哺乳动物的心脏结构以及循环系统与鸟类几乎完全相同完全相同。然而哺乳动物的胎儿是通过胎盘来获得然而哺乳动物的胎儿是通过胎盘来获得氧气而不是肺氧气而不是肺，因此胎儿的心脏以及循环途径与成因此胎儿的心脏以及循环途径与成人不同人不同。胎儿的静脉血由于流过胎盘而富含氧气胎儿的静脉血由于流过胎盘而富含氧气，而在成人中本应含氧的肺静脉却是低氧血而在成人中本应含氧的肺静脉却是低氧血。胎儿的胎儿的左右心房通过一个孔洞相连左右心房通过一个孔洞相连，同时肺动脉有一个小同时肺动脉有一个小分支直接与主动脉相通分支直接与主动脉相通。这样这样，含氧的静脉血在右含氧的静脉血在右心房可以直接进入左心房心房可以直接进入左心房，再经左心室泵入主动脉再经左心室泵入主动脉，进入体循环进入体循环，由右心室泵出的含氧静脉血通过分支由右心室泵出的含氧静脉血通过分支直接进入主动脉直接进入主动脉，由于肺循环压力很大由于肺循环压力很大，进入肺的进入肺的血量很少血量很少。有趣的是有趣的是，来自上腔静脉的低氧血进入来自上腔静脉的低氧血进入右心室右心室，再直接进入主动脉；来自下腔静脉的含氧再直接进入主动脉；来自下腔静脉的含氧血则直接进入左心房血则直接进入左心房。心脏以及循环系统的进化心脏以及循环系统的进化 第一节第一节 心脏的泵血功能心脏的泵血功能 一一.心动周期心动周期 心房收缩期心房收缩期 心房舒张期心房舒张期 心室舒张期心室舒张期 心室收缩期心室收缩期 0.1秒 二、泵血过程二、泵血过程 1 1、心房收缩期、心房收缩期 心室收缩期心室收缩期 2 2、等容收缩期等容收缩期 3 3 快速射血期快速射血期 减慢射血期减慢射血期 心室舒张期心室舒张期 4 4、等容舒张期等容舒张期 5 5 快速充盈期快速充盈期 减速充盈期减速充盈期 三、心脏泵血功能评价三、心脏泵血功能评价 1 1、每搏输出量、心输出量、每搏输出量、心输出量：2 2、心指数：、心指数：3 3、射血分数：、射血分数：心搏出量占心室舒张末期容积的百分数，称为射血分数心搏出量占心室舒张末期容积的百分数，称为射血分数（ejection fractionejection fractionEFEF）。健康成年人的射血分数约为）。健康成年人的射血分数约为 55556565。正常情况下，心肌肌小节的初长度。正常情况下，心肌肌小节的初长度比最适初长度小，心室舒张末期容积可反映心肌肌小节的初长度。当心功能降时，比最适初长度小，心室舒张末期容积可反映心肌肌小节的初长度。当心功能降时，有较多的血液留在心室中，心室舒张末期容积增大，初长度增加，心肌收缩力增有较多的血液留在心室中，心室舒张末期容积增大，初长度增加，心肌收缩力增加，每输出量和每搏输出量仍可维持正常水平，但射血分数降低。因此，射血分加，每输出量和每搏输出量仍可维持正常水平，但射血分数降低。因此，射血分数能较早发现心功能的异常数能较早发现心功能的异常 群体调查表明，人体静息状态下的心输出量与体表面积成正比。以群体调查表明，人体静息状态下的心输出量与体表面积成正比。以每一平方米体表面积计算的心输出量，称每一平方米体表面积计算的心输出量，称为心指数心指数(cardiac index)。四、影响心输出量的因素四、影响心输出量的因素 （一）影响博出量的因素（一）影响博出量的因素 1 1、前负荷前负荷：心室舒张末期容积大：心室舒张末期容积大 心肌的初长度大心肌的初长度大 收缩力大收缩力大 博出量大博出量大 2 2、后负荷后负荷：动脉血压高：动脉血压高 后负荷大后负荷大 心肌收缩幅度减少心肌收缩幅度减少 博出量少博出量少 3 3、心肌的收缩能力心肌的收缩能力：兴奋收缩耦联、：兴奋收缩耦联、NENE等等 （二）心率：（二）心率：心率适宜时，心输出量最大，心率过快或过慢，心输出量都心率适宜时，心输出量最大，心率过快或过慢，心输出量都会减少（心率快时，心脏舒张期缩短，回心血量减少，博出量减会减少（心率快时，心脏舒张期缩短，回心血量减少，博出量减少；但过慢时，回心血量也不会无限增加。少；但过慢时，回心血量也不会无限增加。第二节：心脏的生物电活动第二节：心脏的生物电活动 心肌的分类：心肌的分类：非自律性细胞非自律性细胞（如心室肌，又称工作肌细胞）（如心室肌，又称工作肌细胞）1 1、根据自律性可分：、根据自律性可分：自律性细胞自律性细胞（如窦房结）（如窦房结）快反应细胞快反应细胞 2 2、根据、根据0 0期的期的 除极速度可分：除极速度可分：慢反应细胞慢反应细胞：窦房结细胞：窦房结细胞 快反应细胞自律细胞快反应细胞自律细胞：浦肯野细胞：浦肯野细胞 快反应细胞非自律细胞快反应细胞非自律细胞：心室肌细胞：心室肌细胞 一、心肌的跨膜电位一、心肌的跨膜电位 （一）工作肌细胞的跨膜电位（一）工作肌细胞的跨膜电位 1 1、静息电位、静息电位：主要是：主要是K K+的平衡电位的平衡电位 2 2、动作电位、动作电位：特点：特点：0 0期除极速度快（反应细胞）期除极速度快（反应细胞）4 4期稳定（属于非自律细胞）期稳定（属于非自律细胞）2 2期：有平台期（特别长）期：有平台期（特别长）工作肌细胞动作电位的形成机制工作肌细胞动作电位的形成机制 0 0期期：RMPRMP减少到阈电位时，减少到阈电位时，NaNa+内流形成内流形成0 0期期 1 1期期：Na+Na+通道关闭，通道关闭，K+K+外流形成外流形成1 1期期 2 2期期：当动作电位复极到当动作电位复极到0mV0mV左右时，心肌细胞膜上的电压依左右时，心肌细胞膜上的电压依赖式赖式Ca2+Ca2+通道开放，通道开放，Ca2+Ca2+内流；内流；K+K+继续外流；膜电位不变形成平继续外流；膜电位不变形成平台期台期 3 3期期：电压依赖式通道都有时间依赖性，电压依赖式通道都有时间依赖性，Ca2+Ca2+通道关闭，通道关闭，K+K+继续外流，形成继续外流，形成3 3期期 4 4期期：恢复静息电位状态，过钠钾泵的活动和钠钙交换作恢复静息电位状态，过钠钾泵的活动和钠钙交换作用，将内流的用，将内流的Na+Na+和和Ca2+Ca2+排出膜外，而将外流的排出膜外，而将外流