运动生理学讲义

认识运动生理学,运动生理学： 是人体生理学的分支，是专门研究人体的运动能力和对运动的反应与适应过程的科学，是体育科学中一门重要的应用基础理论学科。运动生理学的任务：揭示体育运动对人体机能影响的规律及机理；阐明运动训练、体育教学和运动健身过程中的生理学原理；指导不同年龄、性别和训练程度的人群进行科学的运动锻炼，以达到提高竞技运动水平、增强全民体质、延缓衰老、提高工作效率和生活质量的目的。,内容结构,运动生理系统骨骼肌生理特性血液循环机能呼吸机能感觉与神经系统、泌尿系统、内分泌系统物质代谢与能量代谢物质代谢能量代谢体温,IFBB,骨骼肌生理系统,（一）骨骼肌的物理特性伸展性：骨骼肌在受到外力牵拉或负重时可被 拉长，这种特性。弹性：而当外力或负重取消后，肌肉的长度又 可恢复，这种特性。粘滞性：肌浆内各分子之间的相互摩擦作用所 产生的。 可见骨骼肌不是一个完整的弹性体，而是一个粘弹性体。,一、骨骼肌的特性,（二）骨骼肌的生理特性 兴奋性：在刺激作用下可兴奋的特性（电活动）； 传导性：肌细胞传导兴奋的特性（电活动）； 收缩性：肌肉受刺激兴奋产生收缩（机械活动）。 肌肉兴奋必然引起肌肉收缩，没有兴奋就不可能有收缩。兴奋在前，收缩在后，两者紧密相联。,1、向心收缩（等张收缩） 肌肉收缩时，长度缩短而张力不变的收缩。向心收缩时肌肉长度缩短、起止点相互靠近，引起身体运动，即向心收缩做功。 在向心收缩过程中，所谓的等张收缩是相对的如肱二头肌收缩使肘关节屈曲。,二、骨骼肌的收缩形式,当屈肘举起一恒定负荷时肌肉收缩产生的张力随关节角度而变化,2.等长收缩（静力收缩） 肌肉在收缩对其长度不变，这种收缩称为等长收缩，又称为静力收缩。如体操中的“十字支撑”“直角支撑”和武术中的马步桩 3.离心收缩（等张收缩）肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩。如下蹲时，股四头肌在收缩的同时被拉长，以控制重力对人体的作用，使身体缓慢下蹲，起缓冲作用。再如搬运重物时，将重物放下，以及下坡跑和下楼梯等也需要肌肉进行离心收缩。,4.等动收缩 在整个关节运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称为等动收缩。等动收缩和等张收缩具有本质的不同。肌肉进行等动收缩时在整个运动范围内都能产生最大的肌张力，等张收缩则不能。此外，等动收缩的速度可以根据需要进行调节。因此，理论和实践证明，等动练习是提高肌肉力量的有效手段。,等动收缩时在整个运动范围内肌肉都产生最大张力,骨骼肌不同收缩形式的比较,1.力量同一块肌肉，在收缩速度相同的情况下，离心收缩可产生最大的张力。离心收缩产生的力量比向心收缩大50%左右，比等长收缩大25%左右。原因：是牵张反射，肌肉受到外力的牵张时会反射性地引起收缩。在离心收缩时肌肉受到强烈的牵张，因此会反射性地引起肌肉强烈收缩。是离心收缩时肌肉中的弹性成分被拉长而产生阻力，同时肌肉中的可收缩成分也产生最大阻力。,2.肌肉酸疼,很早就发现，肌肉做退让工作时容易引起肌肉酸疼和损伤。近来研究表明，大负荷肌肉离心收缩比向心收缩更容易引起肌肉酸疼和肌纤维超微结构以及收缩蛋白代谢的变化,离心收缩导致的肌肉酸疼最明显，向心收缩导致的肌肉酸疼最不明显,三、骨骼肌收缩的力学表现,1、绝对力量与相对力量 绝对肌力：某肌肉做最大收缩产生的张力。绝对肌 力和肌肉横断面有关。反应肌肉力量大 小，不反应每条肌纤维力量大小； 相对肌力：肌肉单位横断面积所具的肌力。反应每 条肌纤维力量的大小。 绝对力量：整体情况，一个人所能举起的最大重 量。一般体重越大绝对力量越大； 相对力量：每公斤体重的肌肉力量（更好评价运动 员的力量素质）。,第四节 肌纤维类型与运动能力,一、肌纤维类型划分,IFBB,肌纤维红色的为红肌，象长途飞行的鸽子胸肌是红肌，家鸡的胸肌呈白色的为白肌。这种红白肌之分，主要和肌纤维内肌红蛋白含量的多少相关。,二、肌纤维特性,3.肌纤维类型与疲劳 不同类型的肌纤维抗疲劳能力不同。右图比较了人的快肌纤维和慢肌纤维的抗疲劳特性。以每秒180的角速度重复完成最大用力伸膝运动时 由此可以认为和慢肌纤维相比，快肌纤维在收缩时能产生较大的力量，但容易疲疲劳。,快肌纤维和慢肌纤维与疲劳的关系,运动单位动员（MUI）：运动过程中不同类型运动单 位参与活动的次序和程度。 高耐克实验：以较低强度运动时，慢肌纤维先被动 员；以较高强度运动时，快肌纤维先被动员。高强度运动时快肌纤维被募集的程度明显高于慢肌纤维。,三、运动单位动员（运动单位募集）,IFBB,最大收缩：MUI达最大水平，肌肉力量随收缩时间 延长而下降，但MUI基本不变； 次最大收缩（50最大收缩）：肌肉张力基本不 变，但MUI逐渐升高。,运动员肌纤维类型： 短时间大强度项目运动员快肌纤维百分比占优势 耐力项目运动员慢肌纤维百分比占优势 速度耐力项目运动员两类肌纤维分布接近相等肌纤维类型争论： 自然选择：先天遗传决定； 训练适应：运动训练可肌纤维类型改变。,四、运动训练对肌纤维的影响,二、血液,一、血液的组成 1血细胞与血浆 2血液与体液 二、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防御和保护作用三、 运动对血量的影响 （一）成年人总血量：体重的7%8%。约每公斤体重7080毫升 （二）失血 一次失血总血量的10%，对生理可无明显影响，失血可分别从组织液、血浆、红骨髓处补充；如超过30%，可出现血压降低，需及时输血补充血量。 （三）运动项目：耐力性项目（长时间，强度较低）：血量增加最为显著。变化亦最为显著。,循环生理系统,循环系统是使血液或淋巴在其中循环的密闭管系，可分为心血管系统和淋巴系统。心血管系统由心脏、动脉、静脉和毛细血管组成，里面流动的是血液。淋巴系统由淋巴管和淋巴器官组成，里面流动的是淋巴。,一、心脏的一般结构 心脏有四个腔室，在心脏右侧为右心房和右心室，左侧为左心房和左心室。 在心房和心室之间有房室瓣。右边是三尖瓣，左边是二尖瓣，每一心室和大动脉之间有半月瓣，右心室和肺动脉之间是肺动脉瓣，左心室和主动脉之间是主动脉瓣。瓣膜的功能是保证血流在心脏内朝着一个方向流动，防止血液逆流。,三、循环生理系统,心率：每分钟心脏搏动的次数,正常变动范围：60-100次/分年龄差异：新生儿的心率可达130次/分以上，随着年龄增长，心率逐渐减缓，到15-16岁时，已接近成年人水平。性别差异：女性心率男性,高3-4次/分。体质差异：弱强 训练良好的耐力运动员，安静时心率较慢。最大心率(次/分)=220-年龄(岁)心率实践意义：了解循环系统机能的简单易行指标。在运动实践中常用心率来反映运动强度和生理负荷量，并用于运动员的自我监督或医务监督。,血压：指血管内的血液对单位面积血管壁的 侧压力(压强)。 (一)动脉血压的形成：,(二)动脉血压的正常值,收缩压：心室收缩时， 动脉血压的最高值 90-14OmmHg舒张压：心室舒张时动脉血压的最低值。 60-9OmmHg脉搏压或脉压：收缩压和舒张压之差。 30-4OmmHg,一、物质代谢,二、能量代谢,三、体 温,第二节 物质与能量代谢,概 述,物质代谢：人体与其周围环境之间不断进行的物质交换过程。能量代谢：机体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用。,一、主要营养物质在体内的代谢,(一)糖代谢1人体的糖贮备及其供能形式 人体内糖类主要是糖原及葡萄糖，通过食物获得。单糖被吸收进入血液后，一部分合成肝糖原；一部分随血液运输到肌肉合成肌糖原贮存起来；一部分被组织直接氧化利用；另一部分维持血液中葡萄糖的浓度。因而，人体的糖以血糖、肝糖原和肌糖原的形式存在，并以血糖为中心，使之处于一种动态平衡。葡萄糖是人体内糖类的运输形式，而糖原是糖类的贮存形式。,2.糖在体内的分解代谢,(1)糖酵解,糖酵解与乳酸生成,(2)有氧氧化,糖的有氧氧化途径,进行一次性长时间耐力运动时，以补充高糖类食物作为促力手段，需在运动前3天或更早些时间临时食用。在长时间运动中，如马拉松比赛，可以通过设立途中饮料站适量补糖。运动前或赛前补糖可采用稍高浓度的溶液(35%-40%)，服用量40-50克糖。运动中或赛中补糖应采用浓度较低的糖溶液(5%-10%)，有规律地间歇补充，每20分钟给15-20克糖。 注:在比赛前1H不要补糖，以免因胰岛素效应反而使血 糖降低。,3.运动与补糖,(二)脂肪代谢,1.人体的脂肪贮备人体脂肪的贮存量很大，约占体重的10%-20%。一般认为，最适宜的体脂含量为：男性为体重的12%-18%，女性为16%-26%。2.脂肪在体内的分解代谢脂肪在脂肪酶的作用下，分解为甘油及脂肪酸，然后再分别氧化成二氧化碳和水，同时，释放出大量能量，用以合成ATP。在氧供应充足时进行运动，脂肪可破大量消耗利用。,3.脂肪代谢与运动减肥,运动减肥通过增加人体肌肉的能量消耗，促进脂肪的分解氧化，降低运动后脂肪酸进入脂肪组织的速度，抑制脂肪的合成而达到减肥的目的。 减肥的方式：一是参加运动，二是控制食物摄入量。选择较适宜的运动方式，提倡采用动力型、大肌肉群参与的有氧运动，如步行、跑步、游泳、骑自行车、“迪斯科”舞蹈等运动，均可以有效地降低体脂水平。水中运动减肥为近年来提倡的减肥方式。水中运动已发展到在水中行走、跑步、跳跃、踢水、水中球类游戏等多种运动。,4.减肥运动量的设定,适宜：每周减轻体重0.454公斤(1磅) 上限：每周减轻体重0.908公斤(2磅) 具体措施为：运动频度：每周运动3-5次运动时间：每次持续30-60分钟运动强度：刺激体脂消耗的“阈值”， 即50%-85%VO2max或55%-85%最大心率。,(三)蛋白质代谢,1蛋白质在体内的代谢 2.关于蛋白质的补充问题 成人最低生理需要量约为30-45克/天或0.8-1克/公斤体重。生长发育期的青少年由于组织增长及再建的需要，蛋白质的需要量为2.5-3克/公斤体重。运动员的蛋白质供给量比普通人高，目前认为我国运动员为1.2-2克/公斤体重，优秀举重运动员蛋白质补充量每日1.3-1.6克/公斤体重，耐力性运动中，即使糖类足以供应机体运动中所需能量，膳食中蛋白质的补充量也应达到1.5-1.8克/公斤体重。,运动中能源物质的动员,运动开始时机体首先分解肌糖原，持续运动5-10分钟后，血糖开始参与供能。 脂肪在安静时即为主要供能物质，在运动达30分钟左右时，其输出功率达最大。 蛋白质在运动中作为能源供能时，通常发生在持续30分钟以上的耐力项目。随着运动员耐力水平的提高，可以产生肌糖原及蛋白质的节省化现象。,二、能量代谢,(一)基础代谢的概念基础代谢：指基础状态下的能量代谢。所谓基础状态是指人体处在清醒、安静、空腹、室温在20-25C条件下。基础代谢率：指单位时间内的基础代谢。,（二）基础代谢的计算方法（约占总代谢60%75%）：男性：(13.7体重kg)(5身高cm)(6.8年龄)66女性：(9.6体重kg)(1.8身高cm)(4.7年龄)655不同运动量总热量摄入：不运动者：基础代谢率1.2轻微运动者：基础代谢率1.375中等运动者：基础代谢率1.55大运动量：基础代谢率1.725专业运动员或重体力劳动者：基础代谢率2,(三)影响能量代谢的因素,1.肌肉活动2.情绪影响3.食物的特殊动力作用4.环境温度,（四）三个能源系统的特征,1.磷酸原系统 ATP ADP+Pi+E CP+ADP C+ATP特点：无氧代谢；供能速度极快； 能源：CP； ATP生成很少； 肌中贮量少，最大强度运动持续供能时间6-8秒； 用于短跑或任何高功率、短时间活动,2.酵解能系统,肌糖元+ADP+ Pi 乳酸+ ATP特点：无氧代谢；供能速度快； 能源：肌糖元； ATP生成有限； 终产物乳酸可导致肌肉疲劳； 用于2-3的最大强度运动,3.氧化能系统,糖脂肪 +ADP+Pi+O2 CO2+H2O +ATP蛋白质特点：有氧代谢；供能速度慢； 能源：糖、脂肪、蛋白质； 没有导致疲劳的副产品； 用于耐力或长时间的活动,三、体 温,一、正常人体温度 体温：指机体深部的平均温度，即体核温度。意义：体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件。 体温过高、过低都会影响酶的活性，导致生理功能的障碍，甚至造成死亡。如：,T 22心跳停止；T 43酶变性而死亡;T = 27低温麻醉。,(一)体温的测定,测定的常用部位包括口腔、直肠和腋窝。直肠温度：正常值为36.9-37.9C口腔温度：约比直肠低0.3C腋窝温度：约比口腔温度低约0.4C。习惯上，常采用方便的测定部位即口腔及腋窝。,(二)影响体温的因素,1.昼夜节律,一般是清晨26h时最低，下午28h最高，波动幅度一般不超过1。,2.性别差异,3.年龄差异 4.肌肉活动 5.其他,成年女子体温平均比男子高0.3。女子体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低（约1）。,二、体温调节,(一)产热过程1.产热量人体安静状态下的产热量一般高于基础代谢25%，而运动时的产热量最多可比安静时增加l0-20倍。2.产热部位安静状态时，主要是内脏运动状态时，主要是骨骼肌,(二)散热过程,1.散热途径四个途径:(1)皮肤散发大多数热量；(2)经呼吸道蒸发散发小部分热量；(3)