Das Herz fungiert als Motor des Kreislaufsystems, das aus Herz, Blutgefäßen und Blut besteht. Das Herz pumpt jeden Tag rund 2.000 Gallonen Blut durch den Körper, laut der American Heart Association. Weil es kontinuierlich arbeiten muss, kommen die Funktionen der Zellen im Herzen, die als Herzzellen bekannt sind, als Teil des autonomen Nervensystems vor. Dieses System steuert Organe wie das Herz, die unwillkürlich arbeiten, also ohne aktive Kontrolle durch das Gehirn.
Elektrische Stimulation
Das Herz ist ein großer, starker Muskel aus Herzmuskelzellen. Die meisten Muskelzellen kontrahieren aufgrund der neuralen Stimulation, was bedeutet, dass das Gehirn Signale an die Muskeln sendet, die das komplexe Nervensystem nutzen. Der Herzmuskel kontrahiert jedoch ohne neuronale Stimulation, was eine Eigenschaft ist, die Automatizität genannt wird, gemäß "Die Grundlagen der Anatomie und Physiologie".
Spezialisierte Zellen im rechten Vorhof, der oberen rechten Kammer des Herzens, fungieren als Sinusknoten. Der Sinusknoten, auch natürlicher Schrittmacher genannt, erzeugt elektrische Impulse, die die Kontraktionen aller Herzzellen regulieren.
Kontraktion
Die Hauptfunktion des Herzens besteht darin, sauerstoffreiches Blut durch den Körper zu pumpen, um die Zellen mit lebenswichtigen Nährstoffen zu versorgen. Um dies zu tun, müssen sich die Herzzellen zusammenziehen. In der Tat berichtet die American Heart Association, dass das durchschnittliche erwachsene Herz 100.000 Mal am Tag kontrahiert.
Einzelne Myozyten können sich individuell kontrahieren. Damit das Herz effektiv pumpt, muss sich jede Zelle unisono zusammenziehen. Um dies zu tun, verflechten sich die Zellmembranen der Herzzellen. Diese Zellen kommen in einem strukturellen Bereich zusammen, der als interkalierte Scheiben bekannt ist. Die Bildung dieser Scheiben stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Zellen her, die es ihnen ermöglicht, sich gemeinsam zu kontrahieren.
Ionenaustausch
Die Fähigkeit der Herzzellen, sich zusammenzuziehen, hängt von einer komplexen Reihe von Ionenaustauschern ab. Jede zelluläre Herzmembran enthält Ventile, die sich öffnen und schließen, so dass Ionen wie Natrium, Kalium und Kalzium in die Zellen fließen können. Dieser Ionenfluss reguliert die Stärke und Dauer der Kontraktion.
Eine Herzzelle in Ruhe enthält eine große Anzahl von Kaliumionen innerhalb der Zelle, während die Anzahl von Natriumionen außerhalb der Zellen größer ist. Wenn die Zelle als Reaktion auf die elektrischen Impulse schlägt, öffnen sich die Ionenkanalventile, wodurch Natriumionen eindringen können, wie von der Website Cells Alive beschrieben. Dies erhöht die Anzahl positiver Ionen in der Zelle, depolarisiert die Zelle und erzeugt ein Aktionspotential, das eine Kontraktion verursacht. Kaliumionen werden langsam nach außerhalb der Zelle freigesetzt, so dass die Zelle repolarisieren und in einen Ruhezustand zurückkehren kann.
Die Herzzellen benötigen neben Natrium und Kalium die Anwesenheit von Calciumionen. Wenn sich die Herzzelle zusammenzieht, fließen Kalziumionen in die Zelle, was die Dauer der Kontraktion verlängert.
