心肌细胞和骨骼肌细胞的收缩原理相似.在受到刺激时都是先在膜上产生兴奋,然后再通过兴奋-收缩偶联,引起肌丝相互滑行,造成整个细胞的收缩.
心肌属横纹肌,含有由粗、细肌丝构成的和细胞长轴平行的肌原纤维.当胞浆内Ca2＋浓度升高时,Ca2＋和肌钙蛋白结合,触发粗肌丝上的横桥和细肌丝结合并发生摆动,使心肌细胞收缩.但心肌细胞的结构和电生理特性并不完全和骨骼肌相同,所以心肌的收缩有其特点：
1．心肌收缩对细胞外Ca2＋的依赖性：在骨骼肌细胞,触发肌肉收缩的Ca2＋来自肌浆网内Ca2＋的释放.但心肌细胞的肌浆网不如骨骼肌发达,贮Ca2＋量少,其收缩有赖于细胞外Ca2＋的内流,如果去除细胞外Ca2＋,心肌不能收缩,停在舒张状态.心肌兴奋时,细胞外Ca2＋通过肌膜和横管膜上的L型钙通道流入胞浆,触发肌浆网终池大量释放贮存的Ca2＋,使胞浆内Ca2＋浓度升高100倍而引起收缩.这种由少量的Ca2＋引起细胞内钙库释放大量Ca2＋的机制,称为钙诱导钙释放(calcium-induced calcium release,CICR).心肌的舒张有赖于细胞内Ca2＋浓度的降低.心肌收缩结束时,肌浆网膜上的钙泵逆浓度差将胞浆中的Ca2＋主动泵回肌浆网,同时肌膜通过Na＋-Ca2＋交换和钙泵将Ca2＋排出胞外,使胞浆Ca2＋浓度下降,心肌细胞舒张.
2．"全或无"式收缩：骨骼肌收缩的功能单位是运动单位,其收缩的强弱取决于参加收缩的运动单位的多少和每个运动单位收缩的强弱.心肌和骨骼肌不同,前面已经提到,心房和心室都分别是一个功能合胞体,一个细胞的兴奋可以迅速传播到全心房或全心室,引起整个心房或心室的收缩,称为"全或无"收缩.心肌收缩的强弱不像骨骼肌那样因为参加收缩的心肌细胞数目多少而变化,而是完全取决于各个心肌细胞的收缩强度的变化.
3．不发生完全强直收缩：心肌细胞的有效不应期特别长,相当于心肌细胞的整个收缩期和舒张早期,因此心肌不可能在收缩期内再接受刺激而产生一个新的兴奋收缩,也就是说,心肌不会发生完全强直收缩,这一特征保证心脏交替进行收缩和舒张活动,有利于心脏的充盈和泵血.