Atri e ventricoli alternano fasi di rilassamento, nelle quali si riempiono di sangue, e fasi di contrazione durante le quali si svuotano, spingendo il sangue nei due circuiti. Queste fasi interessano contemporaneamente i due lati del cuore e si alternano in modo che il flusso del sangue sia sempre unidirezionale: gli atri ricevono il sangue che proviene dalle grandi vene e lo spingono nei ventricoli; questi a loro volta si contraggono e pompano il sangue nelle arterie principali. L’intera sequenza costituisce il ciclo cardiaco, che ha una durata di circa 0,8 secondi e comprende fasi di sistole, cioè di contrazione, e fasi di diastole, cioè di rilassamento (▶figura 2).

1. Diastole (0,4 s): il miocardio è rilassato, le valvole atrio-ventricolari sono aperte e il sangue entra spontaneamente negli atri e nei ventricoli; le valvole semilunari sono chiuse.
2. Sistole atriale (0,1 s): durante questa fase brevissima gli atri si contraggono e si svuotano, spingendo con forza tutto il sangue nei ventricoli che sono ancora in diastole.
3. Sistole ventricolare (0,3 s): i ventricoli cominciano a contrarsi e la pressione al loro interno diventa più alta di quella presente negli atri, così il sangue si muove vorticosamente e le valvole atrio-ventricolari si chiudono, producendo un rumore sordo e profondo. In breve la pressione nei ventricoli cresce fino a provocare l’apertura delle valvole semilunari, così il sangue fluisce nell’aorta e nelle arterie polmonari. Durante tutta questa fase gli atri sono in diastole e si rilassano riempiendosi di sangue.

Al termine della sistole ventricolare inizia un nuovo ciclo: i ventricoli entrano in diastole e le valvole semilunari si chiudono con un rumore breve e acuto, a causa dell’alta pressione presente nell’aorta e nelle arterie polmonari. Anche gli atri sono ancora in diastole, perciò la pressione interna è bassa in tutto il cuore. Per questo il sangue proveniente dalla circolazione sistemica e dai polmoni entra liberamente nel cuore.

È importante osservare che i movimenti di chiusura e apertura delle valvole sono semplici eventi meccanici, che dipendono dalle differenze di pressione presenti sui due lati della valvola. Non implicano quindi un lavoro attivo come la contrazione del miocardio. Valvole difettose possono produrre un flusso turbolento di sangue e generare un suono anomalo conosciuto come soffio cardiaco. Per esempio, se una valvola atrio-ventricolare è difettosa e non si chiude completamente, il sangue fluirà indietro nell’atrio con un suono «a soffio».

Si definisce frequenza cardiaca il numero di battiti del cuore al minuto (tra 70 e 75 nell’adulto); la gittata cardiaca corrisponde invece al volume di sangue che un ventricolo riesce a «pompare» in un minuto (in un maschio adulto, circa 80 mL/sistole).