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北京体育大学考研运动生理学讲义(基础篇)


第一讲:绪论 一、生命的基本特征 1、新陈代谢 新陈代谢是生物体自我更新的最基本的生命活动过程。 新陈代谢包括两个方面: 同化作用和 异化作用。同化作用就是生物体不断地从体外环境中摄取有用的物质,使其合成、转化为机 体自身物质的过程。异化作用正好与其相反,生物体不断地将自身物质进行分解,并把所分 解的产物排出体外, 同时释放出能量供机体生命活动需要的过程。 在这两个过程中不仅有物 质的代谢也伴随着能量的代谢, 这两种代谢活动是同时进行的。 新陈代谢是生命活动的最基 本特征。 2、兴奋性 在生物体内可兴奋组织具有感受刺激、 产生兴奋的特性称为兴奋性。 而把能引起可兴奋组织 产生兴奋的各种环境变化称为刺激。神经、肌肉和腺体等组织受刺激后,能迅速地产生可传 布的动作电位,即发生兴奋,这些组织被称为可兴奋组织。在生理学中将这些可兴奋组织接 受刺激后所产生的生物电反应过程及表现称为兴奋。可兴奋组织有两种生理状态:兴奋、抑 制。 3、应激性 机体或一切活体组织对周围环境变化具有发生反应的能力和特性称为应激性。 应激性表现形 式是多样的,既可是生物电活动,也可以是细胞的代谢变化。而兴奋性则指生物电活动的过 程。因此兴奋性的组织一定具有应激性,而具有应激性的组织不一定具有兴奋性。 4、适应性 生物体长期生存在某一特定的生活环境中, 在客观环境的影响下可以逐渐形成一种与环境相 适应的、适合自身生存的反应模式。生物体所具有的这种适应环境的能力称为适应性。 5、生殖 生物体的生命是有限的,必须通过生殖过程进行自我复制和繁殖,使生命过程得到延续。 二、人体生理机能的调节 1、什么是稳态? 细胞要生存就必须有一个稳定的内环境,然而,内环境的理化性质不是绝对静止不变的,而 是各种物质在不断转换中达到相对平衡状态,即动态平衡,这种动态平衡称为稳态。 2、人体三大生理机能调节机制 (1)神经调节 指在神经活动的直接参与下所实现的生理机能调节过程, 是人体最重要的调节方式。 神经调 节的基本方式是反射。 (2)体液调节 人体血液和其他体液中某些化学物质, 如内分泌腺所分泌的激素, 以及某些组织细胞所产生 的某些化学物质或代谢产物,可借助于血液循环的运输,到达全身或某一器官和组织,从而 引起某些特殊的生理反应。这种调节过程是通过体液来实现的,因而称为体液调节。 (3)自身调节 自身调节是指组织和细胞在不依赖于外来神经或体液调节情况下, 自身对刺激发生的适应性 反应过程。 3、生物节律 生物体在维持生命活动过程中,除了需要进行神经调节、体液调节和自身调节外,各种生理 功能活动会按一定的时间顺序发生周期性变化, 这种生理机能活动的周期性变化称为生物节 律。 三、当前运动生理学的研究热点

1、最大摄氧量的研究 2、对氧债学说的再认识 3、关于个体乳酸阈的研究 4、关于运动性疲劳的研究 5、关于运动对自由基代谢影响的研究 6、运动对骨骼肌收缩蛋白机构和代谢的研究 7、关于肌纤维类型的研究 8、运动对心脏功能影响的研究 9、运动与控制体重 10、运动与免疫机能 四、章节考点: 1、 生命活动的基本特征? 2、 运动生理学研究热点? 第二讲:第一章 骨骼肌机能 一、肌纤维结构 肌细胞(又称肌纤维)是肌肉的基本结构和功能单位。每条肌纤维外面包裹着一层薄膜称为 肌内膜。许多肌纤维聚集在一起被肌束膜包裹着。而每一块肌肉的外面又覆盖着肌外膜。 肌纤维由肌原纤维构成,肌原纤维又有粗、细两种肌丝排列而成。 (如图)

细肌丝

粗肌丝

二、肌管系统 肌原纤维间的小管系统。 横小管:肌细胞膜延伸入肌细胞内部的小管,与肌纤维走向垂直。 纵小管:围绕肌纤维形成网状,与肌纤维走向平行,又称肌质网在横管处膨大,形成终池, 内贮钙离子。

三联管:两侧终池与横管合称。互不相通。 三、肌丝分子组成 粗肌丝:肌球蛋白 细肌丝:肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白。 四、静息电位和动作电位 1、静息电位:细胞处于安静状态时,细胞膜内外所存在的电位差称为静息电位。静息电位 为膜外正电位,膜内负电位。 产生原理:由于细胞内外离子浓度不均和细胞膜对各种离子的通透具有选择性导致 K 离子 外流引起外正内负的静息电位。 3、 动作电位:可兴奋细胞兴奋时,细胞内产生的可扩布的电位变化称为动作电位。 动作电位的产生原理:细胞膜受刺激,膜上钠离子通道被激活而开放,Na 离子顺浓度梯度 大量内流,导致细胞内正电荷增加,进而出现内正外负的现象。 五、肌电 骨骼肌兴奋时,由于肌纤维动作电位的传导和扩布而发生的电位变化称为肌电。 肌电图: 用适当的方法将骨骼肌兴奋时发生的电位变化引导、 放大并记录所得到的图形称为 肌电图。 六、肌丝滑行学说和肌纤维兴奋—收缩耦联 1、肌丝滑行学说认为:肌肉的缩短是由于肌小节中细肌丝在粗肌丝之间滑行造成的。 2、肌纤维的兴奋收缩耦联 通常把以肌细胞膜的电位变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑行为基础的收缩过程之间的中 介过程称为兴奋—收缩耦联。主要包括以下三个主要步骤: (1)兴奋通过横小管系统传导到肌细胞内部 横小管是肌细胞膜的延续,动作电位可沿着肌细胞膜传导到横小管,并深入到三联管结构。 (2)三联管结构处的信息传递 横小管上的动作电位可引起与其邻近的终池膜及肌质网膜上的大量 Ca 离子通道开放,钙离 子顺着浓度梯度从肌质网内流入胞浆, 肌浆中钙离子浓度升高后, 钙离子与肌钙蛋白亚单位 结合,导致一系列蛋白质结构发生改变,最终导致肌丝滑行。 (3)肌质网对钙离子的再回收 肌浆中钙离子升高刺激肌质网膜上的钙泵, 钙泵将肌浆中钙离子转运到肌质网中贮存, 从而 使钙离子与肌钙蛋白亚单位分离,最终引起肌肉舒张。 七、骨骼肌的特性及收缩形式 1、骨骼肌的物理特性:伸展性、弹性、粘滞性(温度越高粘滞性越低) 2、骨骼肌兴奋满足的条件:刺激强度、刺激的作用时间、刺激强度变化率 3、骨骼肌的收缩形式 (1)向心收缩:肌肉收缩时,长度缩短的收缩。 (2)等长收缩:肌肉在收缩时其长度不变的收缩。 (3)离心收缩:肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩。 (4)等动收缩:在整个关节活动范围内肌肉以恒定的速度,且肌肉收缩时产生的力量始终 与阻力相等的肌肉收缩。 研究表明:离心收缩引起的肌肉酸痛最显著,等长次之,向心收缩最不明显。 4、 绝对力量和相对力量 绝对力量:一块肌肉做最大收缩时所产生的张力为该肌肉的绝对肌力。 相对力量:指肌肉单位横断面积所具有的肌力。 5、运动单位:一个 a 运动神经元和受其支配的肌纤维所组成的最基本的肌肉收缩单位称为

运动单位。 6、运动单位的募集:参与活动的运动单位数目与兴奋频率的结合称为运动单位的募集。 八、肌纤维类型与运动能力 1、肌纤维主要分为:快肌和慢肌 按色泽也可分为:红肌和白肌 2、不同肌纤维形态结构、机能及代谢特征 特征 类型 快肌纤维 形态结构 收缩速度 直径大 收缩蛋白多 肌浆网发达 运动神经元大 传导速度快 毛细血管网丰 富 肌红蛋白多 线粒体大且多 运动神经元小 传导速度慢 快 生理学特征 肌肉力量 大 疲劳程度 易疲劳 无氧代谢能 力高 无氧代谢有 关的酶活性 大 有氧代谢能 力高 有氧代谢酶 活性大 氧化脂肪能 力强 代谢特征

慢肌纤维





不易疲劳

3、肌纤维类型与运动项目 研究发现,运动员的肌纤维组成具有项目特点。参加时间短、强度大的项目的运动员,其骨 骼肌中快肌纤维百分比较从事耐力运动项目的运动员和一般人高, 而从事耐力项目的运动员 的慢肌纤维百分比却高于非耐力项目运动员和一般人, 既需要耐力又需要速度的项目, 其快 慢肌纤维的百分比相当。 4、训练对肌纤维的影响 (1)肌纤维选择性肥大 研究发现, 从事速度力量型的训练会使快肌纤维选择性肥大, 而从事耐力型的训练会使慢肌 纤维选择性肥大,既需要速度力量又需要耐力的训练项目会使快慢肌都出现肥大。 (2)酶活性改变 训练会使肌纤维中有关酶的活性选择性增强。 研究表明, 耐力项目训练会使肌细胞中与有氧 代谢有关的酶活性增强,而力量速度训练会使肌细胞中与无氧代谢有关的酶活性增强。 章节考点: 1、 骨骼肌纤维的收缩原理(肌丝滑行学说解释)? 2、 试述兴奋收缩耦联机制? 3、 试述不同肌纤维类型的特征及代谢特点? 4、 训练对肌纤维的影响? 第三讲:血液 一、内环境和内环境相对稳定的生理意义 1、内环境:为了区别人体生存的外界环境,把细胞外液称为机体的内环境。 2、内环境的相对稳定性:人体的外界环境经常变化,而内环境变化甚小,这是由于人体内 有多种调节机制,使内环境理化因素的变动不超出正常生理范围,以保持动态平衡,这一生 理现象称为内环境的相对稳定性。 3、内环境相对稳定的意义 内环境相对稳定, 细胞新陈代谢才能正常进行, 才有可能保持细胞的正常兴奋性和各器官正

常的机能活动。所以内环境的相对稳定是机体正常生命活动的必须条件。 4、血液的功能 (1)维持内环境的相对稳定作用 (2)运输作用 (3)调节作用 (4)防御和保护作用 5、渗透和渗透压 渗透:水分子通过半透膜向溶液扩散的现象称为渗透现象,简称渗透。 渗透压:溶液促使膜外水分子向内渗透的力量即为渗透压。 6、缓冲对:血液中还有数对具有抗酸和抗碱作用的物质。称为缓冲对。最主要的缓冲对: NaHCO3/H2CO3 7、运动对红细胞的影响 (1)运动对红细胞数量的影响 一次性运动对红细胞数量的影响: 一般认为, 短时间大强度快速运动比进行长时间耐力运动 红细胞增加的更明显。同样时间的运动中,运动量越大,红细胞增加越多。运动后即可观察 到红细胞数目增多主要是由于血液重新分布的变化所引起。 但也有人认为是由于贮血库释放 较浓的血液进入循环系统造成。运动后 1-2 个小时红细胞数量即可恢复到正常水平。 长期运动训练对红细胞数量的影响: 经过长期系统的训练, 尤其是耐力训练的运动员在安静 时,其红细胞数量并不比一般人高,有的甚至低于正常值。这是由于运动员训练造成血容量 增加主要是以血浆量增加为主,而红细胞有降低趋势,这主要是为了降低血液的粘滞性,使 血流更加畅通。 (2)运动对红细胞压积的影响 红细胞压积即红细胞比容,是指红细胞在全血中所占的容积百分比。在一定条件下,红细胞 压积是影响血液粘滞性的主要因素。运动训练会造成红细胞数量降低,而血浆量会增加,所 以运动训练会导致红细胞压积降低。 (3)运动对红细胞流变性的影响 经过系统训练的运动员安静时红细胞的变形能力增强, 增加了红细胞膜的弹性, 使其在血管 中流动更加流畅。 8、评定血红蛋白(Hb)指标应注意的几个问题: (1)冬训期间和女运动员月经期间评价标准应略低。 (2)运动员血红蛋白含量存在个体差异。 (3)同一运动队个体差异较大时应值得注意。 (4)运动员大运动量后的调整期,血红蛋白含量是由低到高恢复的。 (5)血红蛋白指标主要用于评定某个训练周期或阶段。 (6)血红蛋白指标主要针对有氧工作为主的项目。 9、运动员血液特征和生理意义 特征: (1)纤维蛋白溶解作用增强 (2)血容量增加 (3)红细胞变形能力增加 (4)血粘度下降 生理意义

(1) 血容量增加更有利于增大运动时的心输出量,对于提高总体运动能力尤其是有氧耐 力意义重大。 (2) 运动员血粘滞性下降,血容量增加,这有利于减少血流阻力,加快血流速度,使营 养物质、激素等运输及代谢物排出更迅速,也有利于体温调节和大强度运动时散热, 使足够多的血量流到皮肤。 (3) 降低因运动时血浆水分转移、丢失而造成的血液过分浓缩的程度。 (4) 血浆清蛋白浓度升高,有利于运载脂肪酸供能。 章节考点: 1、 试述运动对红细胞的影响? 2、 应用血红蛋白指标应注意的问题? 3、 运动员血液的特征及生理意义? 第四讲:循环机能 一、心脏的功能 1、心动周期:心房或心室每收缩和舒张一次,称为一个心动周期。 2、心脏泵功能评定 (1)心输出量 心输出量一般是指每分钟左心室射入主动脉的血量。 每搏输出量:一侧心室每次收缩所射出的血量称为每搏输出量。 射血分数:每搏输出量占心室舒张末期的容积百分比,称为射血分数。 心指数:以每一平方米体表面积计算的心输出量,称为心指数。 心输出量的影响因素: (一)心率和每搏输出量 (二)心肌收缩力 (三)静脉回流血 (2)心脏做功 (3)心脏泵功能的贮备 3、 心电图: 用引导电极置于肢体或躯体的一定部位记录出来的心脏电变化曲线称为心电图。 二、血管结构和功能 1、血压:指血管内的血液对单位面积血管壁的侧压力。 2、微循环:是指微动脉和微静脉之间的血液循环。 三、心血管活动的调节 1、减压反射 当动脉血压升高时,颈动脉窦和主动脉弓的传入冲动分别经窦神经和迷走神经进入延髓后, 一方面使心迷走中枢的活动加强,另一方面又使心交感神经中枢和交感缩血管中枢活动减 弱。 这些中枢通过改变心迷走神经、 心交感神经和交感缩血管神经的兴奋性来调节心脏和血 管的活动,其总的效果是使心脏的活动不致过强,血管外周阻力不致过高,从而使动脉血压 保持在较低的水平上,因此这种压力感受性反射又称为减压反射。 2、化学感受性反射 当血液缺氧、 二氧化碳过多或 H 离子浓度升高时, 可刺激颈动脉体和主动脉体的化学感受器, 使其兴奋, ,冲动沿着窦神经和迷走神经传入延髓,一方面刺激呼吸中枢,引起呼吸加强, 另一方面也刺激心血管中枢,使心率加快、心输出量增加、脑和心脏的血流量增加,而腹腔 内脏和肾脏的血流量减少。 3、本体感受性反射 骨骼肌的肌纤维、肌腱和关节囊中有本体感受器。肌肉收缩时,这些感受器受到刺激,反射

性的引起心率加快,血压升高。 四、运动对心血管的影响 1、窦性心动徐缓 运动训练, 特别是耐力训练可使安静时心率减慢。 某些优秀的耐力运动员安静时心率可低至 40—60 次/分这种现象称为窦性心动徐缓。这是由于控制心脏活动的迷走神经作用加强,而 交感神经的作用减弱的结果。窦性心动徐缓是可逆的,优秀运动员停训多年后,心率会恢复 或接近正常值。 2、运动性心脏增大 研究发现, 运动训练可使心脏增大, 运动性心脏增大与病理性心脏增大在功能上有极显著的 差别。病理性增大的心脏松弛、射血功能弱、心力贮备低、心肌纤维内 ATP 酶活性低、不能 承受重体力负荷。而运动性心脏增大,外形丰实、收缩力强、心力贮备高、其重量一般不超 过 500 克。因此,运动性心脏增大是对长期运动负荷的良好适应。近年研究发现,以力量性 运动为主的项目运动员心脏增大以心室壁增厚为主, 而耐力性项目运动员心脏增大以心室腔 增大为主。 3、心血管机能改善 经过训练的运动员心脏每搏输出量增加, 这是心脏对运动训练的适应性反应。 此外经过训练 的心肌微细结构会发生改变,心肌纤维内 ATP 酶活性提高,心肌肌浆网 Ca 离子的贮存、释 放和摄取能力提高,线粒体与细胞膜功能改善,ATP 再合成速度增加,冠脉供血良好,心肌 收缩力增加。有训练者在进行定量工作时,心血管机能动员快、潜力大、恢复快。 五、测定脉搏和血压在运动实践中的意义 1、脉搏:动脉血管壁随心脏的收缩和舒张而发生的规律性搏动。在正常情况下,脉搏频率 和心率是一致的,所以运动实践中常用测量脉搏来代替心率的测定。 2、基础心率:清晨起床前静卧时的心率为基础心率。 安静心率:是指空腹不运动状态下的心率。 3、测定脉搏和血压在运动实践中的意义: 测定脉搏: (1)评定心脏功能及身体机能状况 通过定量负荷或最大强度负荷试验, 比较负荷前后心率的变化及运动后心率恢复过程, 可以 对心脏功能及身体机能状况作出恰当的判断。 目前常用的定量负荷试验有联合机能负荷试验 及台阶试验。 (2)控制运动强度 运动中的吸氧量是运动负荷对机体刺激的综合反应, 目前在运动生理学中广泛使用吸氧量来 表示运动强度。但最近研究发现,心率和吸氧量及最大吸氧量呈线性相关,并发现最大心率 百分比和最大吸氧量百分比也呈线性相关,这就为使用心率控制运动强度奠定了基础。 测定血压 (1)清晨卧床时血压和一般安静时血压较为稳定,测定清晨卧床时的血压和一般安静时的 血压对评定训练程度和运动疲劳程度有重要参考价值。 (2)测定定量负荷前后血压及心率的升降幅度及恢复状况可检查心血管系统功能并区别其 机能反应类型,从而对心血管机能做出恰当的判断。 (3)运动训练时,可根据血压变化了解心血管机能对运动负荷的适应情况。 考点: 1、何为减压反射? 2、运动对心血管系统的影响? 3、测定心率和血压在运动实践中的意义?

第五讲 呼吸机能 1、 潮气量:每一呼吸周期中,吸入或呼出的气量称为潮气量。 2、 肺活量:最大深吸气后,再做最大呼气时所呼出的气量。 3、 肺通气量:单位时间内吸入或呼出的气量称为肺通气量。 4、 每分通气量:每分钟内吸入或呼出的气量称为每分通气量。 5、 肺泡通气量:指每分钟吸入肺泡的实际能与血液进行气体交换的有效通气量。 6、 肺通气机能的指标 (1) 肺活量 (2) 连续肺活量 连续的测五次肺活量,根据五次所测数值的变化趋势,判断呼吸肌的机能能力。 (3) 时间肺活量 在最大吸气后,以最快速度进行最大呼气,记录在一定时间内所能呼出的气量,称为时 间肺活量。 (4) 最大通气量 以适宜的呼吸频率和呼吸深度进行呼吸时所测得的每分通气量,称为最大通气量。 7、 影响换气的因素 (1) 气体的分子量和溶解度 气体扩散速度与分子量的平方根成反比,与溶解度成正比。 (2) 呼吸膜 呼吸膜的厚度、面积及通透性都会影响肺换气的效率。 (3) 通气/血流比值 每分钟肺泡通气量和每分钟肺毛细血管血流量之间的比值称为通气/血流比值。 (4) 局部器官血流量 组织器官血流量大,有利于组织进行气体交换。 8、 血红蛋白的氧含量:每 100ml 血液中血红蛋白实际与氧气结合的量。 9、 氧离曲线 氧离曲线或称为氧合血红蛋白解离曲线, 是表示氧分压与血红蛋白结合氧气量关系或氧 分压与氧饱和度关系的曲线。 氧离曲线反映了血红蛋白与氧气结合量是随氧分压的高低 而变化,这条曲线呈“s”形。 (如图) 血 氧 饱 和 度

氧分压

10、影响氧离曲线的主要因素 (1)温度 温度升高,血红蛋白和氧的亲和力降低。氧解离曲线会发生右移。反之亦然。 (2)血液的 PH 值 血液的 PH 值降低,血红蛋白和氧的亲和力下降。氧解离曲线右移,反之亦然。 (3)二氧化碳的含量 血液中二氧化碳含量增大,血红蛋白和氧的亲和力下降,氧离曲线右移,反之亦然。 11、氧利用率:每 100ml 动脉血流经组织时所释放的氧气占动脉血氧含量的百分数,称为氧 利用率。 12、氧脉搏:心脏每次搏动输出的血量所摄取的氧量,称为氧脉搏。 13、肺牵张反射:由肺扩张或缩小引起吸气抑制或兴奋的反射,称为牵张反射。 14、化学感受器:指能接受化学物质刺激的感受器。 15、二氧化碳、H 离子和氧气对呼吸的影响 (1)二氧化碳对呼吸的调节 二氧化碳对呼吸有很强的刺激作用, 它是维持正常呼吸的最重要生理性刺激。 二氧化碳对呼 吸的刺激作用是通过两条途径实现的: 一、刺激外周化学感受器,冲动传入延髓呼吸中枢,使其兴奋,反射性加深加快呼 吸。 二、通过刺激中枢化学感受器, 再经神经联系兴奋传至延髓呼吸中枢, 使呼吸加深 加快。这一条途径是起主要作用。 (2)H 离子对呼吸的调节 动脉血中 H 离子浓度增加,呼吸加深加快;H 离子降低,呼吸受到抑制,肺通气量减少。H 离子对呼吸的调节也是通过刺激外周及中枢化学感受器而实现的, 但由于 H 离子不易通过血 脑屏障,限制了血液 H 离子升高对中枢化学感受器的作用。所以血液 H 离子增加时,是以刺 激外周化学感受器为主。 (3)氧气浓度对呼吸的调节 吸入气体中氧气浓度降低,肺泡、动脉血中氧气也随之降低,导致呼吸加深加快,肺通气量 增加, 这是通过刺激外周化学感受器实现的。 低氧对中枢化学感受器不起反射性调节呼吸的 作用。 16、运动时呼吸如何与技术动作相适应 (1)呼吸形式与技术动作的配合 呼吸的主要形式有胸式呼吸和腹式呼吸。 运动时采取任何形式的呼吸, 应根据有利于技术动 作的运用而又不妨碍正常的呼吸为原则,灵活转换。 (2)呼吸时相与技术动作的配合 通常非周期性运动要特别注意呼吸的时相, 应以人体关节运动的解剖学特征与技术动作的结 构特点为转移。 (3)呼吸节奏与技术动作的配合 周期性的运动采用富有节奏的、 混合型的呼吸将会使运动更加轻松和协调, 更有利于创造出 好的运动成绩。 17 憋气的利与弊 (1) 憋气对运动的好处: 憋气时可反射性的引起肌肉张力的增加,如人的臂力和握力在憋气时最大,呼气时次之,吸 气时最小。其次可为有关的运动环节创造最有效的收缩条件。 (2) 憋气的不良影响

长时间憋气会压迫胸腔,使胸腔内压上升,造成静脉血回心受阻,进而心脏充盈不充分,输 出量锐减,血压大幅下降,导致心肌、脑细胞及视网膜供血不足,产生头晕、恶心、耳鸣和 眼黑等感觉,影响和干扰运动的正常进行。其次,憋气结束,出现反射性的深呼吸,造成胸 内压骤减,原先滞留于静脉的血液迅速回心,冲击心肌并使心肌过度伸展,心输出量大增, 血压也骤升,这对心力储备差者十分不利,特别是儿童和老年人。 (3) 合理运用憋气的方法 首先,憋气前的吸气不要太深,结束憋气时,为避免胸内压骤减,使胸内压有一个缓冲、逐 渐变小的过程,呼出的气应慢慢的呼出来。其次憋气应应用于决胜的关键时刻,不必每一个 动作,每一个过程都做憋气。 考点: 1、 氧离曲线的生理意义是什么?哪些因素影响氧离曲线? 2、 运动时如何让技术动作与呼吸相适应? 3、 憋气的利与弊?应如何合理运用憋气? 第六讲:物质与能量代谢 1、 三大能源物质:糖类、脂肪、蛋白质 糖在氧化时所需的氧少于脂肪和蛋白质,因而成为人体最经济的能源。 2、 运动对消化和吸收机能的影响 肌肉运动可以促使骨骼肌血管扩张、血流量增加,内脏血管收缩、血流量减少的效应,导致 胃肠道血流量明显减少,消化腺分泌消化液量下降,运动应激亦可致胃肠道机械运动减弱, 使消化能力受到抑制。 为了解决运动与消化机能的矛盾, 一定要注意运动与进餐之间的间隔 时间。 3、 主要能源物质在体内的代谢 (一)糖代谢 (1)人体的糖贮备及其供能形式 人体内主要的糖类是糖原及葡萄糖, 食物中的糖类经过消化吸收后一部分随着血液运输到肌 肉处合成肌糖原贮存起来; 一部分则直接被组织氧化利用, 另一部分则维持血液中葡萄糖的 浓度。 (2)糖在体内的分解代谢 糖在体内分解主要有两种途径: 一是在不要氧的情况下进行无氧酵解, 另一是在耗氧的情况 下进行有氧氧化。 ●无氧糖酵解 是指在人体组织中,不需要耗氧而分解成乳酸,并释放能量。经酵解产生的乳酸可经过进一 步氧化分解生成水和二氧化碳。 ●有氧氧化 糖原或葡萄糖在耗氧的条件下彻底氧化,产生二氧化碳和水的过程,称为有氧氧化。 (3)运动与补糖 运动员在运动训练及比赛中,能量消耗较多,因此,应注意补糖,以保持运动能力,提高训 练效果及比赛成绩。 ●补糖时间与补糖量 一般认为, 运动前 3-4 小时补糖可以增加运动开始时肌糖原的贮量, 运动前 5 分钟内或运动 开始时补糖效果较理想。运动前或赛前补糖可采用稍高浓度的溶液,服用量 40-50 克糖。运 动中或赛中补糖应采取较低浓度的糖溶液, 有规律地间歇补糖, 每 20 分钟给糖 15-20 克糖。 ●补糖种类 补糖应以低聚糖补充效果最佳,因此补糖时应合理搭配,注意膳食中保持足够量的淀粉。

(二)脂肪代谢 (1)脂肪在脂肪酶的作用下,分解为甘油及脂肪酸,然后再分解氧化生成二氧化碳和水, 同时,释放出大量能量,用以合成 ATP。 (2)脂肪代谢与运动减肥 减肥的两种方式:一是参加运动,二是控制食物的摄取量。 研究表明运动加节食在减少体脂重量的同时,亦增加了瘦体重。运动形式一般采用动力型、 大肌肉群参与的有氧运动,如跑步、游泳等。运动减肥不仅能达到减体脂的目的,同时还有 助于增强心血管系统机能及呼吸系统的机能能力, 提高肌肉代谢能力, 增强体质, 促进健康。 4、能量代谢 4.1 基础代谢:指基础状态下的能量代谢。所为基础状态是指人体处在清醒、安静、空腹、 室温在 20-25℃条件下。 4.2 基础代谢率:是指单位时间内的基础代谢,即在基础状态下,单位时间内的能量代谢, 这种能量代谢是维持最基本生命活动所需的最低限度的能量。 4.3 食物热价:1g 食物完全氧化分解所释放的热量称为食物热价。 4.4 氧热价:各种能源物质在体内氧化分解时,每消耗 1 升氧气所产生的热量称为该物质的 氧热价。 4.5 呼吸商:各种物质在体内氧化时所产生的二氧化碳与所消耗的氧的容积之比称为呼吸 商。 4.6 代谢当量:运动时的耗氧量与安静时耗氧量的比值称为代谢当量。 4.7 影响能量代谢的因素 (1)肌肉活动 肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。 任何轻微的活动均可提高代谢率。 运动中机体耗氧量 增加,消耗能量增多,产热量增加,因而能量代谢率增高。 (2)情绪影响 人在平静的思考问题时,能量代谢所受的影响并不大,产热量略有增加,一般不超过 4%, 但在情绪紧张如烦恼、恐惧或情绪激动时,产热量增加。这由于伴随着情绪变化出现了无意 识的肌肉紧张及刺激代谢的激素释放增多等原因。 (3)食物的特殊动力作用 安静状态下摄入食物后, 人体释放的热量比食物本身氧化后所产生的热量要多, 食物使机体 产生额外热量的现象称为食物的特殊动力作用。 (4)环境温度 人体安静时的能量代谢在 20-30℃环境中最稳定。当温度达到 30-45℃时,由于体内化学反 应加速、呼吸循环功能增强等因素的作用,使得代谢率增加。 5、人体运动时的能量供应与消耗 5.1 骨骼肌收缩的直接能源——ATP 肌肉活动的直接能源物质是三磷酸腺苷,即 ATP。事实上,人体各种生理活动所需的能量, 基本都是由 ATP 供给。 5.2 三个能源系统的特征 人体在各种运动中所需的能量分别由三种不同的能源系统供给, 即磷酸原系统、 酵解能系统 和氧化能系统。 (1)磷酸原系统 又称 ATP-CP 系统,肌肉在运动时,ATP 直接分解供能。ATP 在肌肉中贮存量很少,磷酸原在 运动中的可用量只有 1℅左右。 磷酸原系统作为极量运动的能源, 虽维持运动的时间仅为 6-8 秒,但却是不可替代的快速能源。运动训练中及恢复期,既应设法提高肌肉内磷酸原的贮备

量,又要重视提高 ATP 再合成的速率。 (2)酵解能系统 又称乳酸能系统, 是运动中骨骼肌糖原或葡萄糖在无氧条件下酵解, 生成乳酸并释放能量供 肌肉利用的能源系统。一般认为,在极量强度运动的开始阶段,该系统即可参与供能,在运 动 30s 左右供能速率达最大。 酵解能系统与磷酸原系统共同为短时间高强度无氧运动提供能 量。中距离跑等运动持续时间在 2 分钟左右的项目,主要由酵解能系统功能;而篮球、足球 等非周期性项目在运动中加速、冲刺时的能量亦由磷酸原及酵解能系统提供。 (3)氧化能系统 氧化能系统又称有氧能系统。糖类、脂肪和蛋白质在氧供充足时,可以氧化分解提供大量能 量。该能源系统以糖和脂肪为主,尽管该系统输出功率较低,但是其贮备量丰富,维持运动 的时间较长,成为长时间运动的主要能源。 5.3 运动时间与最大输出功率及能源系统图 最大输出功率 1200 1000 800 600 400 200 0 运动时间 120 酵解能系统 氧化能系统 磷酸原系统

0.25 0.5 1 5 10 30 60 5.4 能源系统与运动能力 (1)不同运动项目的能量供应 速度力量性项目,如 100 米、铅球、跳远,要求快速高输出功率的能供,磷酸原系统为首选 能源,但酵解能系统在运动中仍占一定的比例,总体而言以磷酸原为主,酵解能为辅。长时 间耐力运动项目,如马拉松、山地自行车、游泳、竞走等项目以有氧氧化供能为主,但糖酵 解仍占一定的比例。 而且随着训练水平的提高耐力项目运动员酵解能系统所占比例将进一步 增加,有利于途中的加速和冲刺。 (各种项目主要供能系统详见书 164 页) (2)运动中能源物质的动员 就人体三大能源物质在运动中的利用速率来比较, 糖的利用速率最快, 是一种非常经济的能 源。一般运动开始时首先分解肌糖原,随着运动时间的延长,由于骨骼肌、大脑等组织大量 氧化分解利用血糖,致使血糖水平降低,肝糖原于是分解补充血糖,其分解速率比安静时大 5 倍。脂肪在安静时即为主要供能物质,在运动达 30 分钟左右时,其输出功率达到最大。 脂肪的分解利用对氧的供应有严格的要求, 因而通常在长时间运动中, 当肌糖原大量消耗接 近枯竭且氧供应充足时才大量动用。蛋白质在运动中作为能源物质供能时,通常发生在 30 分钟以上的耐力项目。随着运动水平的提高,可以产生肌糖原及蛋白质的节省化现象。 (3)健身运动的能量供应 健身运动的形式多种多样,运动强度均比较低,运动持续时间比较长,因而动用的能源物质

与运动特点相适应。研究表明,运动强度低于 50℅最大摄氧量时,脂肪氧化分解成为主要 能源,血浆中游离的脂肪酸更新速度最快,当运动强度加强时超过 50℅最大摄氧量时,糖 的分解显著加强。健身运动的强度基本处于 50℅-70℅最大摄氧量范围内,而且较理想的运 动时间应在 30 分钟到 1 小时,由于运动可大量分解利用脂肪作为能源,因此,这也是为何 健身运动在增强体质的同时亦能产生减肥的效果原因所在。 6、服习:人体对高温或低温环境所产生的由不适应到适应的生理过程,称为对气候的服习。 考点 1、试述人体的三大供能系统及其供能特点? 2、如何健身运动才更有效的起到减肥效果? 3、影响能量代谢的因素? 4、运动前后运动员应如何补糖更有效? 第七讲:运动对肾脏机能的影响 1、运动性蛋白尿 正常人在运动后出现的一过性蛋白尿称为运动性蛋白尿。 运动可使运动员尿中的蛋白质含量升高,监测运动性蛋白尿可以用作: (1) 评定运动量和负荷强度 (2) 观察机体对负荷量的适应能力 (3) 评价运动员训练水平 关于运动性蛋白尿的产生原因, 一般公认是由于运动负荷使肾小球滤过膜的通透性改变而引 起。运功性蛋白尿运动员经过休息不需治疗即可自行消失。 2、运动性血尿 正常人在运动后出现的一过性显微镜下或肉眼可见的血尿称为运动性血尿。 运动性血尿的形成原因: 由于运动时肾上腺素和去甲肾上腺素的分泌增加,造成肾血管收缩,肾血流量减少,出现暂 时性肾脏缺血、缺氧和血管壁的营养障碍,从而使肾的通透性提高,使原来不能通过滤过魔 的红细胞也发生外溢,形成运动性血尿。另外,运动时肾脏受到挤压、打击,肾脏下垂,造 成肾静脉压力增高,也能导致红细胞渗出,产生血尿。也有研究表明,运动引起的自由基含 量增加也可以造成运动性血尿。过度训练和高原训练也容易造成运动性血尿。 运动性血尿出现在激烈运动之后,人并无其它症状和不适,血尿一般持续时间不超过 3 天, 最长不超过 7 天。 章节考点: 1、什么是运动性蛋白尿?什么是运动性血尿?它们的形成原因? 2、监测运动性蛋白尿的作用? 第八讲:内分泌机能 1、内分泌系统 内分泌系统是由内分泌腺和分散存在于某些组织器官中的内分泌细胞组成的一个体内信息 传递系统,它与神经系统密切联系,相互配合,共同调节机体的各种功能活动,维持内环境 的相对稳定。 内分泌与外分泌相比,分泌与作用过程显著不同。外分泌腺的分泌物,一般会通过一条专用 管道运输到作用部位。 而内分泌腺分泌的激素直接进入血液或淋巴液中, 而后运送至全身各 处,由于这种方式未借助导管的输送作用,故将其称为内分泌。鉴于内分泌的调节作用需要 通过体液的传递才能完成,因此,一般也将内分泌调节称作体液调节。 2、激素 由内分泌腺或散在的内分泌细胞分泌的、 经体液运输到某器官或组织而发挥其特定调节作用

的高效能生物活性物质称为激素。激素的主要生理效应: (1) 激活酶系统 (2) 改变细胞膜的通透性 (3) 引起肌肉收缩或放松 (4) 刺激蛋白质的合成 (5) 引起细胞分泌 激素的特征: (1) 生物信息传递 (2) 相对特异性 (3) 高效能生物放大 (4)拮抗与协同作用 3、主要激素生理作用 (1)生长素 ●促进机体的生长 ●促进蛋白质的合成,抑制其分解 ●刺激胰岛素分泌,加强糖的利用 ●有利于脂肪的分解利用 (2)甲状腺激素 ●促进体内糖和脂肪的分解 ●影响脑和长骨的生长发育 ●提高中枢神经系统的兴奋性 ●使心跳加快、加强、心输出量增大,外周血管扩张。 (3)肾上腺 ●肾上腺皮质 肾上腺皮质分泌的糖皮质激素能促使肝糖原的合成, 有利于糖原的贮存, 同时有抗胰岛素的 作用,使外周组织对糖的摄取和利用减少,因而使血糖浓度升高。此外还能促进蛋白质的合 成,抑制其分解。又可促进脂肪的分解,使血中游离的脂肪酸浓度增加。在维持机体对有害 物质的抵抗(应激反应)也起到很大作用。皮质醇也能增强骨髓的造血功能。 应激反应:当机体突然受到创伤、手术、冷冻、饥饿、疼痛、感染、惊恐和剧烈运动等不同 的刺激时, 均可出现血中促肾上腺皮质激素和糖皮质激素的大量分泌, 这一现象称为应激反 应。 ●肾上腺髓质 肾上腺髓质能分泌和贮存肾上腺素和去甲肾上腺素, 二者统称为儿茶酚胺。 其主要生理功能 如下表: 器官 心脏 血管 血压 支气管平滑肌 代谢 肾上腺素 心率加快,收缩力明显增强,心输出量增加 皮肤、胃肠、肾血管收缩;冠状动脉、骨骼 肌血管舒张 上升 舒张 增强 去甲肾上腺素 心率减慢 冠状动脉舒张, 其他血管均收 缩 明显上升 稍舒张 稍增强

(4)胰岛素 促进全身组织对葡萄糖的利用,并使葡萄糖合成糖原,并且抑制糖原分解,因而能使血糖降 低。 胰岛素还能促进脂肪和蛋白质的合成, 并且抑制它们的分解。 因此, 对机体的生长来说,

胰岛素是必不可少的激素。 (5)胰高血糖素 胰高血糖素的作用和胰岛素完全相反,一方面促进糖原、脂肪、蛋白质的分解,另一方面抑 制它们的合成。因此胰高血糖素具有升血糖的作用。 4、人体内分泌功能轴 4.1 内分泌功能轴:内分泌腺通常并非单独起调节作用,而是以“一条线”发挥作用,即下 位内分泌腺分泌激素支配靶器官,中位内分泌腺分泌“促激素”支配下位内分泌腺,同时又 受控于上位内分泌腺所分泌的“释放激素或释放抑制激素” ,最后,上位内分泌腺受控于大 脑皮质。内分泌这种以“一条线”发挥作用的方式,被称为内分泌功能轴。 4.2 人体三大内分泌功能轴 (1)下丘脑—垂体—肾上腺轴 以运动为例简述这条功能轴的作用过程。身体运动会刺激大脑皮质,在大脑皮质作用下,下 丘脑会加强对促肾上腺激素释放激素的分泌活动, 并作用于腺垂体, 加强腺垂体释放促肾上 腺皮质激素, 腺垂体所释放的促肾上腺皮质激素作用于肾上腺皮质, 会加强肾上腺皮质释放 肾上腺皮质激素,最后,肾上腺皮质激素作用于有关靶器官、靶组织或靶细胞,通过增强能 量代谢等反应,对运动产生应激。 可以根据图来记忆: 身体运动 刺激 大脑皮质 刺激 下丘脑 促肾上腺激素释放激素 促肾上腺皮质激素 靶器官、细胞或组织 肾上腺皮质激素 肾上腺皮质 腺垂体

(2)下丘脑—垂体—甲状腺轴 在大脑皮质的作用下, 下丘脑分泌促甲状腺素释放激素作用于腺垂体, 加强了腺垂体释放促 甲状腺素,腺垂体所释放的促甲状腺素作用于甲状腺,会加强甲状腺释放甲状腺素,最后甲 状腺素作用于靶器官、靶组织或靶细胞,增强其代谢活动。 (3)下丘脑—垂体—性腺轴 在大脑皮质的作用下, 下丘脑分泌促性腺激素释放激素作用于腺垂体, 加强了腺垂体释放促 性腺激素,腺垂体所释放的促性腺激素作用于性腺,会加强性激素的分泌活动,最后,性激 素作用于不同的靶器官和靶组织,引起不同的生理效应。 5、兴奋剂 兴奋剂是指国际体育组织规定的禁用药物和方法的统称。常见的兴奋剂有利尿剂、麻醉剂、 刺激剂、以及肽类激素等。禁用方法常见的有血液冷冻回输、尿样篡改、比赛间输浓氧等。 章节考点: 1、试述人体三大内分泌功能轴及其作用原理? 第九讲:感觉与神经机能 1、感受器:指分布在体表或组织内部的一些专门感受机体内、外环境改变的结构或装置。 2、视力:是指眼对物体细微结构的分辨能力 3、视野:单眼不动注视正前方一点时,该眼所能看到的空间范围称为视野。 4、位觉:身体进行各种变速运动时引起的前庭器官中的位觉感受器兴奋并产生的感觉。 5、前庭反射和前庭机能稳定性 前庭反射是指前庭器官受到刺激产生兴奋后, 除引起一定位置觉改变以外, 还能引起骨骼肌

紧张性改变、眼震颤及植物性功能改变。例如眩晕、恶心、呕吐和各种姿势反射等。刺激前 庭感受器而引起的机体各种前庭反应的程度, 称为前庭功能稳定性。 前庭功能稳定性好的人, 在前庭感受器受到刺激时所发生的反应较弱,有利于提高人体的工作能力。在体育运动中, 从事赛艇、划船、跳水、跳伞、滑雪、体操、武术及各种球类运动项目的运动员,其前庭功 能稳定性较高,所以经常参加这类运动有利于提高人的前庭功能稳定性。 6、本体感觉 肌肉、 肌腱和关节囊中分布有各种各样的本体感受器, 它们能分别感受肌肉被牵拉的程度以 及肌肉收缩和关节伸展的程度, 这种本体感受器受到刺激所产生的躯体感觉, 称为本体感觉。 6.1 肌梭 肌梭是一种感受长度变化或牵拉刺激的特殊感受器。 当肌肉被拉长时肌梭也随之拉长, 于是 肌梭的感受部分受到刺激而发生兴奋, 冲动经感觉神经传入中枢, 反射性地引起被牵拉的肌 肉收缩。 6.2 腱梭 腱梭是一种张力感受器,当肌肉收缩张力增加时,腱梭因受到刺激而发生兴奋,冲动沿着感 觉神经传入中枢,反射性地引起肌肉舒张。 7、牵张反射 当骨骼肌受到牵拉时会产生反射性收缩,这种反射称为牵张反射。牵张反射有两种类型:一 种为腱反射,另一种为肌紧张。腱反射是指快速牵拉肌腱时发生的牵张反射,肌紧张是指缓 慢、持续牵拉肌肉时发生的紧张性收缩。 牵张反射的生理意义在于维持身体姿势, 增强肌肉力量。 例如投掷前的引臂和跳跃前的屈膝 动作,都是利用牵张反射原理牵拉投掷和跳跃的主动肌,使其收缩更有力。 8、姿势反射 人体姿势的维持是通过全身肌肉张力的相互协调完成的。 在身体活动过程中, 中枢不断调整 不同部位的骨骼肌张力,以完成各种动作,保持或变更躯体各部分的位置,这种反射活动总 称姿势反射。姿势反射可分为状态反射、翻正反射、直线和旋转加减速运动反射。 (1)状态反射 状态反射是头部空间位置改变时反射性的引起四肢肌张力重新调整的一种反射活动。 状态反 射在完成某些运动技能时起着重要作用。例如在做体操的后手翻、空翻及跳马等动作时,若 头部位置不正,就会使两臂用力不均衡,身体偏向一侧,常常导致动作失误或无法完成。短 跑运动员起跑时,为了防止身体过早直立,往往采取低头姿势,这些都是为了运用状态反射 来调节身体姿势。 (2)翻正反射 当人和动物处于不正常体位时,通过一系列动作将体位恢复常态的反射活动称为翻正反射。 例如,体操运动员的空翻转体,跳水运动中转体及篮球转体过人等动作,都要先转头,再转 上半身,然后下半身,使动作优美、协调且迅速。 (3)旋转运动反射 人体在进行主动或被动旋转运动时, 为了恢复正常体位而产生的一种反射活动, 称为旋转运 动反射。 (4)直线运动反射 人体在主动或被动地进行直线加速或减速运动时, 会发生肌张力重新调配恢复常态现象, 这 种反射活动称为直线运动反射。 9、条件反射的抑制 9.1 超限抑制:当刺激强度或时间超过某个界限时,条件反射量减小,甚至完全消失,这种 由于过长或过强的刺激超过了大脑皮质神经细胞的工作承受能力, 为防止皮质细胞受损害而

产生的保护性抑制,通常被称为超限抑制。 9.2 消退抑制:在条件反射形成后,如果反复应用条件刺激而不给予非条件刺激强化时,已 形成的条件反射就会逐渐减弱,直至消失,这种现象称为消退抑制。运动员纠正错误动作, 本质上就是消退抑制。 9.3 分化抑制:在条件反射形成初期,一些与条件刺激相似的刺激也或多或少地产生条件反 射的效应。 9.4 延缓抑制:建立条件反射的过程中,给予条件刺激后,再间隔一定时间才给予非条件刺 激强化,如此反复多次以后,便形成延缓条件反射。这是在反射中枢产生了一定时间的抑制 过程后才发生的反应,这种抑制称为延缓抑制。在体育运动中,有很多运动技术要求形成延 缓抑制。如排球的扣球,过早或过迟起跳都会扣球失误。因此,建立适合各种扣球技术的延 缓抑制过程,才能形成准确的刺激反应时空判断。 章节考点: 1、 为什么跳远起跳时要屈膝?举例说明它在运动中的意义? 2、 为什么肌肉做离心运动时产生的肌力最大? 3、 排球扣球应用了什么条件性抑制?

运动生理学基础篇到此结束,预祝大家学习愉快。

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