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Module 8 - The Circulatory System I- The Heart.docx

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Physiology 2130
Jason Moreau

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Introduction Four principal functions of cardiovascular system 1. Transports oxygen and nutrients to all cells of body 2. Trans CO2 and waste products from cells 3. Helps regulate body temp and pH 4. Transports and distributes hormones and other sub. Within body Anatomy – The Heart ­ has two pumps: right atrium and ventricle (pumps blood to lungs) and left atrium  and ventricle (pumps blood to rest of body) ­ wall of left ventricle MUCH thicker than wall of right ventricle b/c left needs to  deliver blood to WHOLE body so must contract more forcefully; by contrast, the  right ventricle only propels blood to nearby lungs and thus, does NOT need to  contract as forcefully ­ valves in heart: right atrioventricular (AV) valve aka tricuspid valve and left  atrioventricular (AV) valve aka bicuspid/mitral valve ­ Chordae tendinaea: cords of collagen attached to VALVES at one end and to  PAPILLARY muscles at other end… prevent AV valves from being pushed into  atria when pressure in ventricles high ­ PAPILLARY MUSLES are extensions of ventricular muscles and attached to  CHORDAE TENDINEAE. When ventricles contract, papillary muscles also  contract, and hold AV valves in place, preventing AV valves from folding back  intro atria. Myocardial Cells ­ myo=muscle ­ cardio=heart ­ two types of myocardial cells: contractile cells and nodal/conducting cells ­ Contractile cells: REAL muscles of heart, form most of walls of atria and  ventricles… like skeletal muscle fibres ­ Have actin and myosin arranged in bundles of myofibrils RECALL: Structure of a Skeletal Muscle ­ more than one nucleus ­ sarcolemma – muscle cell membrane where action potential is transmitted ­ sarcolemma has  ­ 8.6 Contractile Cells ­ real muscle cells of heart and form most of the walls of atria and ventricles ­ similar features to muscle fibers and contract in almost same way as skeletal  muscle fibres ­ contractile cells of heart have same contractile proteins ACTIN AND MYOSIN  arranged in bundles of myofibrils surrounded by sarcoplasmic reticulum ­ contractile cells diff from skeletal muscle b/c have one nucleus and MANY more  mitochondria!!!!!  ­ Cells very good at extracting oxygen, they extract like twice the amount of other  cells!!!! ­ Contractile cell short, branched, and joined together by INTERCALATED  DISCS, which are structures that have TIGHT JUNCTIONS that bind the cells  together, and GAP JUNCTIONS that allow the movement of ions and ion currents  between the myocardial cells ­ Gap junctions allow the myocardial cells to CONDUCT action potentials form  cell to cell without using nerves.. awesome! Important feature in heart Nodal/Conducting Cells ­ contract VERY weakly, because have only few contractile elements (myofibrils) ­ randomly, spontaneously gen action pot without help of nervous input ­ self­excitability ­ can rapidly conduct action potentials to ATRIAL AND VENTRICULAR  MUSCLE ­ generally, nodal/conducting cells send signals throughout heart Origin of self­excitability ­ almost all heart cells can spon gen action pot, but it is the SINOATRIAL NODE  (SA node) that is the site of origin ­ located in upper posterior wall of right atrium ­ first to depolarize, prod. action potential ­ aka pacemaker of heart, because prod action pot a LOT ­ from SA node, action potentials then travel to AV node (atrial­ventricular node)  then to BUNDLE OF HIS then to PURKINJE FIBERS then finally to  VENTRICULAR MUSCLE  SA Node Action Potential ­ sodium and calcium, cations, positive ions, move into cell, thus PROD.  depolarization ­ Cause for spontaneous gen of the action pot still controversial ­ SA node responsible for self­excitability  ­ Sodium permeability slightly higher/more here than in other cells, so inside of cell  MORE positive, more depolarized over time ­ Calcium also trying to move into cell, thus depolarize cells ­ Note:  sodium and calcium INTO cell prod INITIAL DEPOLARIZATION of  membrane, but action potential NOT YET CREATED ­ HOWEVER, yes, sodium and calcium, positive moving in, the MAIN CAUSE of  the spontaneous action potential is movement of POTASSIUM!!!! ­ Recall potassium trying to move out thus making inside of cell more neg,  HYPERPOLARIZATION!!!!! ­ But you want to depolarize cell. So, instead, the potassium permeability of the SA  node cells decreases overtime!!!!!!!! So less potassium ions move out… thus  keeping inside of cell really positive ­ Also, since Na/K pump always pumping potassium into cell, this also causes cell  to depolarize from ­60 mV to ­40 mV, the THRESHOLD of these cells!!!!! ­ Also, SA nodal cells do not have stable “RESTING membrane potential, like how  neurons/muscle cells have a resting mem pot ­ Slow depolarization completely spontaneous and is called the PACEMAKER  potential!!!! Responsible for setting pace of heartbeat ­ Any alternation to pacemaker potential will affect heart rate ­ Membrane pot depolarizes to threshold … moment to go big or go home!!!! (­ 40mV) ­ Special voltage­gated Ca channels open to allow a LOT of Ca in, thus prod the  DEPOLARIZATION PHASE of the SA node action potential ­ Ca channels start to close when voltage­gated POTASSIUM channels start to  open, allowing K out (positive out) thus REPOLARIZING cell!!!!! Once cell  returns to lowest value approx. 60 mV, pacemaker potential will begin  depolarizing cell again and this whole process repeats itself ­ Remember to compare seq. of events to gen of neuron action potential! Myocardial Cells – Conducting System of the Heart ­ action potential gen by SA node then travels to atrial muscle  ▯ventricles ­ BUT atria ELECTRICALLY isolated from ventricles by a FIBROUS tissue! ­ Thus, action potential cannot jump directly down to ventricles! ­ Action pot first travels through ATRIO­VENTRICULAR NODE (AV node) then  through each branch of the BUNDLE OF HIS down to the apex of heart ­ From apex, act pot propagates through PURKINJE fibers which then  FINALLLLLY rapidly distribute action potential to ventricular muscle, which  then contracts!!!!!! ­ SA node slow conduction speed for action pot ­ Act pot speeds up through atrial muscle to ensure muscle contracts  simultaneously  ­ Since SA node at top of heart, act pot and thus contraction of muscle moves from  top down so blood is forced DOWN into the ventricles  ­ AV node slows act pot to ensure atria fully contracted BEFORE ventricles  contract ­ Act pot must now reach base of heart rapidly, so goes through Bundle of His  VERY fast ­ Important for ac pot to reach apex of heart to contract first so blood can be forced  up and out through the valves at top of ventricles ­ Purkinje fibers then spread act pot throughout ventricular muscle so the muscle  contracts from apex upward Electrocardiogram (ECG) ­ body fluids are good conductors of electricity ­ since heart sits in middle of conducting fluid, when action potential passes  through various parts of heart, electrical current can spread to SURFACE of body ­ if electrodes placed on skin around heart, electrical potential gen by heart can be  RECORDED ­ such a recording during cardiac cycle is called electrocardiogram (ECG) ­ P wave rep electrical activity in heart associated with DEPOLARIZATION OF  ATRIAL MUSCLE leading to their contraction ­ Large QRS complex prod by DEPOLARIZATION OF THE VENTRICULAR  MUSCLE just prior to its contraction ­ T wave result of REPOLARIZATION of ventricular muscle as the muscle relaxes ­ NOTE: no wave associated with repolarization of atrial muscle ­ This event, whi
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