运动生理学张日辉运动生理学讲稿.pdf

沈阳体育学院理论课讲稿 运动生理学 授课对象 体育教育系 任课教师 张 日 辉 运动生理生化教研室 绪 论 教学要求 1 使学生对运动生理学建立基本概念 2 从生理学角度介绍生命的基本特征 3 介绍生理机能的调节方式 教学方法 教师结合多媒体课件进行课堂讲授 知识点内容 一 人体生理学基本概念 一 人体生理学基本概念 生命科学 生物 的一个分支 是一门基础理论学科 以实验为研究手段 研 究人体生命活动的规律 例 研究肌肉的活动机制 心脏为什么能输出血液 机体的活动是怎样协调一致的 是医学科学的重要基础理论学科 以正常情况下人体的活动为基础 认识探 讨病理情况下的机能变化人体生理学相关的生物学科如 解剖学 生物化学 保 健等学科知识互为联系渗透 形成完整的生物学科 二 运动生理学的基本概念 二 运动生理学的基本概念 属应用生理学范畴 是人体生理学的分支 运动 航空 潜水太空生理等 为体育科学的一门重要的应用基础理论学科运动生理学的任务 研究人体的运动能力 力量 速度等运动素质的生理学基础 运动中的能量 供应等 研究运动状态下人体的机能变化 运动时的心血管机能变化等 研究人体对运动的反应和适应 运动性心脏增大 运动性心动过缓等 研究目的 即揭示运动对人体机能影响的规律和机理 阐明运动训练 体育 教学 运动健身过程中的生理学原理 指导不同群体人群的科学运动锻炼 提高 竞技水平 增强全民体质 延缓衰老 提高工作和生活质量 第二节 生命的基本特征 第二节 生命的基本特征 体现生物体生命活动的基本特征 新陈代谢 兴奋性 应激性 适应 性 生殖 一 新陈代谢 概念 通过同化和异化过程 生物体实现自我更新的最基本生命活动过程 即机体与外界环境之间的物质物质转换和能量转换过程 为最基本的生命活动特 征 新陈代谢一旦停止 生命也就结束 同化过程 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 吸收能量过程 异化过程 生物体不断地将自身物质进行分解 并将分解产物排出体外的过 程 产生能量过程 以上两过程同时进行并相互依存 是需酶作用的一系列复杂的生化反应过 程 新陈代谢包括物质代谢和能量代谢 物质代谢必然伴随着能量的产生和转移 利用 而能量的转变也必然伴随着物质的合成和分解 例 血葡萄糖分解 释放能量 异化 物质 能量 糖原合成 摄取能量 同化 物质 能量 二 兴奋性 概念 生物体内可兴奋组织感受刺激产生兴奋的特性 刺激 引起组织产生兴奋的环境变化 物理 化学 生物 机械等分 类 有强度和作用时间的要求 可兴奋组织 神经 肌肉 腺体 兴奋 可兴奋组织受刺激后产生可扩布的动作电位 兴奋性表现 兴奋 相对静止 活动 弱 强 抑制 活动 相对静止 强 弱 例 肌肉活动的兴奋 收缩偶联 神经系统的兴奋抑制活动 心脏活动的强弱变化 三 适应性 概念 生物体所具有的适应环境的能力 客观环境的长期影响可使生物体形成与环境相适应的 适合自身生存 的反应模式 例 气候服习 高原环境中人体红细胞增多 耐力运动员心脏肥大 肌纤维增粗 运动训练过程实质上为人体 机能对运动形式和运动强度的适应过程 第二节 人体机能的调节 第二节 人体机能的调节 人体细胞 组织 器官生存环境 细胞外液 内环境 内环境理化因素相对稳定 稳态 稳态不断受到影响 又不断得以维持 正常生理机能维持人体与外界环境之间 也保持相互联系和彼此影响体内调控机制调节生理机能 使人体对内外环境变化 产生适应并维持内环境的稳定和生物节律 体内主要调控机制 神经调节 体液调节 例 神经系统对运动中代谢率增高的适应性性调节 心输出量增加 呼吸频率变 化等 内分泌对运动中代谢率增高的适应性调节 心输出量增加 呼吸频率变化等 一一 神经调节 神经调节 概念 神经系统直接参与下所实现的生理机能调节过程 结构基础 反射弧 基本过程 反射 调节特点 快速 准确 短暂 例 运动神经对肌肉活动的支配性调节压力 化学感受器调节 二二 体液调节 体液调节 概念 人体血液或体液中的化学物质如激素等进行的生理调节 基本过程 内分泌腺 组织等 血液 靶器官或细胞 调节特点 缓慢 广泛 准确 例 胰岛素对血糖的调节 肾上腺素对心血管机能的调节 甲状旁腺素对钙磷代谢的调节 三 神经 体液调节 四 旁分泌调节 组织细胞产生的代谢物 局部组织液 调节局部 组织 五 自身调节 不依赖外来神经 体液调节 局部组织在特定的情况下 自身对刺激发生适应性反应 例 肌肉活动的初长度调节 第一章 骨骼肌的机能 教学要求 教学要求 1 要求学生掌握肌纤维的基本结构 掌握骨骼肌的生理特性及引起肌肉兴奋的 条件 掌握肌肉收缩的主要形式及运动单位的基本概念 掌握运动单位动员对肌 肉收缩力量的影响 为学习 力量素质 奠定基础 掌握肌纤维的分型及类型特 征以及各类型肌肉与运动能力的关系 2 要求学生了解关于生物电活动的基本知识 了解肌肉舒缩活动的分子机制 了解骨骼肌的物理特性 教学方法 教师结合多媒体课件进行课堂讲授 知识点内容 知识点内容 人体的肌肉分为骨骼肌 心肌和平滑肌三大类 骨骼肌的主要活动形式是收缩和舒张 通过舒缩活动完成运动 动作 维持身 体姿势 骨骼肌的活动是在神经系统的调节支配下 在机体各器官系统的协调活动下完 成的 第一节 肌纤维的结构 一 肌肉的基本结构和功能单位 1 肌细胞即肌纤维 2 肌纤维 肌内膜 集中形成肌束 肌束膜 肌束集中形成肌肉 肌外 膜 3 肌纤维直径 60 微米 长度数毫米 数十厘米 4 肌肉两端为肌腱 跨关节附骨 1 肌原纤维和肌小节 肌细胞的结构 肌原纤维 a i 带 h 区 m 线 z 线与粗 细肌丝的排列关系 粗细肌丝 的空间排列规则等 视图 肌小节 两条 z 线之间的结构 肌细胞最基本的结构和功能单位 2 肌管系统 视图 肌原纤维间的小管系统 横管 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 3 肌丝分子的组成 肌丝分为粗 细肌丝 为肌细胞收缩的物质基础 肌丝主要由蛋白质组成 与收缩有关的蛋白质 50 60 肌肉蛋白 是 肌凝 球 蛋白 肌纤 动 蛋白 原肌凝蛋白 肌钙 原宁 蛋白等 粗 细肌丝微细结构视图 第二节 骨骼肌细胞的生物电现象 可兴奋组织的生物电现象是组织兴奋的本质活动 结合 绪论 有关问题 提问 生物电活动包括静息电位活动和动作电位活动 前者是后者的基础 一 静息电位 概念 细胞处于安静状态时细胞膜内外所存在的电位差 视图产生原理 膜 内钾离子多于膜外 在静息膜钾通道开放时由膜内向膜外运动 达到钾的平衡电 位 形成膜外为正膜内为负的极化状态 二 动作电位 概念 可兴奋细胞受到刺激时 膜电位发生的扩布性变化 产生原理 膜外钠离子多于膜内 在受刺激时膜钠通道开放 钠由膜外向膜 内运动 达到钠的平衡电位 在此过程中 经过去极化形成膜外为负膜内为正的 反极化 锋电位 绝对不应期 状态 继而复极化 后电位 相对不应期 超常 期 恢复到极化状态 特点 全或无现象 不衰减性传导 脉冲式传导 三 动作电位的传导 神经纤维局部电流环路方式双向传导 视图 有髓鞘神经呈跳跃式传导 速度快 无髓鞘神经传导速度慢 四 细胞间的兴奋传递 视图 神经之间 神经与肌肉之间的兴奋传递 神经肌肉接头的结构 视图 运动终板 终板前膜 介质 终板后膜 受体 终板间隙 酶 神经 肌肉接头的兴奋传递 冲动 轴突末梢 钙通道开放钙入 突触小泡前移融合破裂 释放乙酰胆 碱 乙经间隙与后膜受体结合终板电位 钠内流 钾外流 总合为动作电位 沿肌膜扩布 第三节 肌纤维的收缩过程 一 肌丝滑行学说 概念 在调节因素的作用下 肌小节中的细肌丝在粗肌丝的带动下向 a 带中 央滑行 使肌小节长度变短 导致肌原纤维肌纤维以致整块肌肉的收缩 二 肌纤维收缩的分子机制 运动神经冲动 动作电位 神经末梢 神经 肌肉接头兴奋传递 肌膜兴 奋 横管膜兴奋 三联管兴奋 终池 纵管 肌质网 释钙 肌钙蛋白亚单位 c 钙 肌钙蛋白分子构型变化 原肌球蛋白变构移位 肌动蛋白结合位点暴露 粗肌丝横桥 atp 酶激活 atp 分解供能 横桥摆动 细肌丝向 h 区滑行 多次 肌小节缩短 肌肉收缩 肌肉收缩时形成的横桥联系数目越多 肌肉收缩的力量也就越大 肌肉收缩时 肌浆中钙 肌质网钙泵激活 钙进入肌浆网 肌浆中钙浓度 钙与肌钙蛋白分离 肌钙蛋白与原肌球蛋白构型恢复 掩盖肌动蛋白结合 位点 横桥活动停止 细肌丝回位 肌肉舒张 三 肌肉的兴奋 收缩耦联 概念 联系肌细胞膜兴奋 生物电变化 与肌丝滑行 机械收缩 过程的中 介过程 钙离子是重要的沟通物质 步骤 1 兴奋通过三联管传到肌细胞内部 2 三联管处钙离子释放并与肌钙蛋白结合引起肌丝滑行 3 肌质网对钙再回收 引起肌肉舒张 第四节 骨骼肌特性 一 骨骼肌的物理特性 骨骼肌为粘弹性体 伸展性 骨骼肌在受到外力牵拉或负重时可被拉长的特性 体操 投掷提 重物等 地心引力 走 跑 跳 弹性 外力或负重取消后 肌肉长度可恢复的特性 粘滞性 肌浆内各物质分子的运动摩擦力 造成骨骼肌 肌小节 伸展 或恢复的阻力 影响因素 温度 温度 粘滞性 活动不易 温度 粘滞性 活动容易 准备活动降低粘滞性 否则易拉伤 二 骨骼肌的生理特性及兴奋条件 要引起骨骼肌兴奋必须具备必要的条件 刺激强度 阈刺激强度 即引起兴奋的最小刺激强度 因肌而异 与肌肉的 训练程度有关 阈上刺激 阈刺激 阈下刺激 阈刺激 阈刺激为评定组织兴奋性的指标 阈刺激大说明组织兴奋性低 阈刺激小 说明组织兴奋性高 肌肉训练程度愈高 兴奋性愈高 则所需阈强度愈小 举例 a 肌 0 3 毫伏 b 肌 0 1 毫伏 b 兴奋性高于 a 阈刺激与肌力的关系 在整体中 阈下刺激不能引起单个肌肉收缩 只有阈刺激以上的刺激强度才 能引起肌纤维收缩 在一块肌肉中 每条肌纤维的兴奋性是不同的 阈刺激以上的刺激量小则兴 奋性最高的肌纤维收缩 随着刺激量的增大 越来越多的肌纤维参加收缩 肌力 也越来越大 当刺激强度达到最适宜状态时 肌肉可产生最大收缩 一定范围 内刺激增大 刺激作用时间 兴奋的必需条件之一 作用时间与刺激强度成反比 第五节 骨骼肌收缩 一 骨骼肌的收缩形式 肌肉收缩时 可表现为肌丝滑动引起的肌小节缩短 也可表现为无肌小节缩 短的肌肉张力增加 根据肌肉收缩时的长度和张力变化 肌肉收缩可分为 4 种类 型 等张 向心 收缩 等长收缩 离心收缩 等动收缩 一 等张 向心 收缩 概念 肌肉收缩时张力首先增加 后长度变短 起止点彼此靠近 引起身 体运动 特点 张力增加在前 长度缩短在后 缩短开始后 张力不再增加 直到 收缩结束 是动力性运动的主要收缩形式 等张收缩的情况下肌肉作功 功 负荷重量 负荷移动距离的乘积 顶点 在负荷不变的情况下 在整个关节活动的范围内 肌肉收缩的用力 程度随关节角度的变化 力矩 而不同 在此范围内 肌肉用力最大的一点为顶 点 顶点状态下肌肉收缩的杠杆效率最差 故此时肌肉可达到最大收缩 等张训练不利于发展整个关节范围内任何一个角度的肌肉力量 例 杠铃举起后 跑步 提重物等 二 等长收缩 概念 肌肉收缩时张力增加长度不变 即静力性收缩 此时不做机械功 不推动物体 不提起物体 特点 超负荷运动 与其他关节的肌肉离心收缩和向心收缩同时发生 以 保持一定的体位 为其他关节的运动创造条件 例 蹲起 蹲下 肩带 躯干 腿部 臀部 体操十字支撑 直角支撑 武术站桩等 三 离心收缩 概念 肌肉在产生张力的同时被拉长 特点 控制重力对人体的作用 退让工作 制动 防止运动损伤 例 下蹲 股四头肌 搬运放下重物 上臂 前臂肌 高处跳下 股四头肌 臀大肌 四 等动收缩 概念 在整个肌肉活动的范围内 肌肉以恒定的速度 始终与阻力相等的 力量收缩 特点 收缩过程中收缩力量恒定 肌肉在整个运动范围内均可产生最大张 力 为提高肌肉力量的有效手段 需配备等动练习器 例 自由泳划水 五 骨骼肌不同收缩形式的比较 力量 离心收缩力量最大 牵张反射 肌肉成分 弹性 可收缩成分 产生最大阻力 产生最大张力 向心收缩 表现张力 产生张力 克服弹性阻力的张力 可收缩成分产生抗阻力张力 肌电 代谢 离心收缩耗能低 生理指标反应低于向心收缩 肌肉酸痛 离心收缩 等长收缩 向心收缩 二 骨骼肌收缩的力学表现 略 三 运动单位的动员 1 运动单位的概念 皮质运动中枢 锥体系 脊髓前角 a 运动神经元轴突 末梢 多个 肌 纤维 1 个 a 运动神经元及其支配的肌纤维组成 1 个运动单位 运动单位是最基本 的肌肉收缩单位 作板书图解 运动单位有大小之分 大运动单位中 如腓肠肌 肌纤维数目多 收缩时产 生的张力大 小运动单位中 如眼外直肌 肌纤维数目少 收缩时比较灵活 运动性 快肌 运动单位 冲动频率高 收缩力量大 易疲劳 氧化酶含量 低 紧张性 慢肌 运动单位 冲动频率低 持续时间长 氧化酶含量高 同一运动单位肌纤维兴奋收缩同步 同一肌肉中属不同运动单位的肌纤维兴 奋收缩不一定同步 因神经冲动的不同频率及肌纤维的兴奋性 2 运动单位的动员 概念 参与活动的运动单位数目和神经发放冲动频率的高低结合 形成运动 单位的动员 数目多 频率高 收缩强度大 张力大 反之则小 表现 最大收缩运动单位动员特点 mui 达最大水平并始终保持 运动单位动员达最大值 无从增加 由于动作 电位的产生和传导相对不疲劳 运动单位动员也不会减少 总数 肌肉收缩力量随收缩时间的延长而下降 疲劳导致每个运动单位的收缩力量 下降 单个力量 保持次最大力量致疲劳时运动单位动员的特点 张力保持不变 部分肌肉疲劳后 新的动员补充 mui 逐渐增加 起始未全部动员 疲劳后动员补充 训练 欲使肌肉长时间保持一定的收缩力量应以次最大力量为基础 第六节 肌纤维类型与运动能力 一 肌纤维类型的划分 方法 根据收缩速度 根据收缩及代谢特征 根据收缩特性和色泽 罗马数 字等 二 不同类型肌纤维的形态 机能及代谢特征 一 形态特征 直径 快 收缩蛋白 快 与肌红蛋白量 慢 肌浆 网 快 毛犀血管网 慢 线粒体 慢 所支配的运动神经元等快 慢肌 的不同 二 生理学特征 1 收缩速度 快 因每块肌肉中快慢肌不同比例混合 快肌比例高的肌肉收缩速度快 2 力量 快 因快肌直径大于慢肌 快肌中肌纤维数目多 3 运动训练可使肌肉的收缩速度加快 收缩力量加大 4 肌纤维类型与疲劳 慢肌抗疲劳能力强于快肌 慢肌供氧供能强 线粒体多且大 氧代谢酶活性高 肌红蛋白 贮氧 含 量丰富 毛犀血管网发达 快肌葡萄糖酵解酶含量高 无氧酵解能力强 易导致乳酸积累 肌肉疲劳 三 代谢特征 同上 三 运动时不同类型运动单位的动员 低强度运动快肌首先动员 大强度运动快肌首先动员 不同强度的训练发展不同类型的肌纤维 大强度 快肌 低强度 长时间 慢肌 肌纤维类型与运动项目 一般人中不同类型的肌纤维百分比差别大 运动员肌纤维组成有明显的项目特点 大强度 快肌 低强度 长时间 慢肌 耐力 慢肌 速度 爆发力 快肌 速度耐力 快 慢肌比例相当 训练对肌纤维的影响 运动训练对肌纤维形态和代谢特征发生较大影响 肌纤维选择性肥大 第二章 血液 教学要求 1 使学生对血液的组成 主要特性 主要功能建立基本概念 掌握对 血细胞和血红蛋白的正常值 特性 主要功能 2 要求学生掌握血量的一般概念及运动时的变化 了解运动对血细胞 数量 血红蛋白值变化的主要影响 教学方法 1 教师结合多媒体课件进行课堂讲授 2 实验 血细胞的显微镜观察 第一节 概 述 一 血液的组成 1 血细胞与血浆 血液为人体内循环管道内流动的粘滞性液体 离心沉淀图解 组成 血细胞 40 50 红细胞 男 40 50 女 37 48 白细胞 血小板 1 血浆 50 60 水 无机物 无机盐离子 有机物 代谢产物 营 养物质 激素 抗体等 血清 消耗了纤维蛋白原的血液液体成分 2 血液与体液 体液的概念 人体内含有的大量液体及溶于其中的各种物质 为体重的 60 70 分为 细胞内液 30 40 细胞膜内 构成细胞浆 细胞外液 20 血浆 15 组织间液 5 体腔液 二 内环境 1 概念 体内细胞直接生存的环境 即细胞外液 与人体直接生活的自然环境 外环境相比 内环境存在着其自身的理化特 性 如酸碱度 渗透压 气体分压 温度等等 并在一定的范围内变化 细胞只 有在正常的内环境中才能正常生存 细胞外液 内环境的主要功能是细胞通过其与外界环境进行物质交换 以 保证新陈代谢正常进行 外界 氧 营养 血浆 组织液 细胞 外界 血浆 组织液 细胞 二氧化碳 2 内环境相对稳定的意义 内环境相对稳定性概念 通过人体内多种调节机制的调节 内环境中各种理化因素的变化不超出正常 生理范围 保持动态平衡 在一定范围内变化 例 运动中酸性程度增加 缓冲调节等 体内温度增加 散热增加 出汗使血液浓缩 尿量减少 多饮 高原环境氧分压低 体内环境氧分压低 循环 呼吸代偿 epo 增加等 在新陈代谢活动中内环境会受到破坏 新的平衡 如果内环境平衡紊乱不能恢复则会发生疾病 内环境相对稳定的生理意义 内环境的相对稳定是细胞进行正常新陈代谢的前提 是维持细胞正常兴奋性 和各器官正常机能活动的必要保证 三 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 四 血液的理化特性 1 颜色和比重 2 粘滞性 形成 血液流动时液体内各种分子或颗粒彼此摩擦 产生阻力 形成粘滞 性 黏度测定反映血液的粘滞性和流动性 黏度愈大 则粘滞性愈大 流动性愈 小 影响因素 全血粘滞性 红细胞数量 表面结构 内部状态 易变性 相互 作用等 血浆粘滞性 血浆蛋白数量 红细胞及血浆蛋白愈多则粘滞性愈大 例 登山 缺氧 红细胞增多 血液粘滞性高 长跑 出汗 血液浓缩 血液粘滞性高 血流阻力大 血压高 大量饮水 血液稀释 粘滞性降低 流速快 3 渗透压 4 酸碱度 血液的酸度和碱度用 ph 值评定 ph 值 7 为中性 大于 7 为碱性 小于 7 为酸性 血浆酸碱度 ph 值 7 35 7 45 最大变化范围 6 9 7 8 血浆 血液 为缓冲溶液 存在由数对抗酸 碱性 弱酸盐 和抗碱 酸性 弱 酸 物质组成的缓冲体系 主要缓冲对 血浆 碳酸氢钠 碳酸 蛋白质钠盐 蛋白质 磷酸氢二钠 磷酸二氢钠 红细胞 碳酸氢钾 碳酸 血红蛋白钾盐 血红蛋白 磷酸氢二钾 磷酸二氢 钾 碱贮备 碳酸氢钠 碳酸 20 1 测定 每 100 毫升血浆中碳酸能解离出的二氧化碳毫升数 正常值 50 70 意义 反映缓冲能力 运动员碱贮备高 10 缓冲反应式举例 乳酸 碳酸氢钠乳酸钠 碳酸 ca 二氧化碳 水 血液 ph 值恒定的意义 保证酶的正常活性 维持正常细胞的新陈代谢 兴奋性和器官的正常机能 如紊乱 则会发生酸中毒或碱中毒 第二节 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 70 80 毫升 循环血量 心血管中迅速流动的血液 贮存血量 潴留于肝 脾 腹腔静脉以及皮下静脉丛处的血液 流速极 慢 血浆量少 红细胞多 必要时通过神经体液调节 释放入循环血量 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 运动对血容量的影响 一次性运动对血容量变化的主要影响因素 强度 持续时间 项目 环境温度及湿度 热适应 训练水平 运动状态 总血容量增加 骨骼肌血容量增加 原因 贮存血量释放 全身血管口径变化 骨骼肌 血流量增加 4 20 倍 心肌血管 扩张 血流量增加 3 5 倍 泌尿 消化等系统血管收缩 血流量减少 2 5 倍 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 增加 贮血库释血 变化 血管内与组织间水分转移 排汗散热增加 摄氏 35 度 0 58 1 克汗 体重下降 3 8 则血浆容量减少 6 25 引起的血浆容量变化 一次性长时间运动可使体重下降 10 强调运动中应注意充分补充水分 防止脱水 脱水可造成心输出量 机体供血供氧 有氧能力 代谢产物 疲劳 运动能力下降 速度性项目 短时间 大强度 贮血库紧急动员 血量增加 但血 液相对浓缩 血细胞量和血浆量均增加 但前者增加尤为明显 第三节 运动对血细胞的影响 第三节 运动对血细胞的影响 一 运动对红细胞的影响 1 红细胞的生理特性 无核 双凹圆盘形 直径 6 9 微米 具有可塑变形性 可随血液流速和血管口径而改变形态 寿命 120 天 生成 红骨髓 破坏 血流冲撞成碎片 由网状内皮系统吞噬 正常值 男性 450 550 万个 每立方毫米 平均 500 万个 每立方 毫米 女性 380 450 万个 每立方毫米 平均 420 万个 每立方毫米 主要功能 运输氧及二氧化碳 缓冲血液酸碱度 2 运动对红细胞数量的影响 运动可使红细胞数量发生变化 影响因素 运动种类 强度 持续时间 大强度运动后即刻 10 运动后 30 分钟 5 1 一次性运动对红细胞数量的影响 一次性运动中 红细胞数量的增加与运动强度正相关 主要受血浆相对或绝 对的减少的影响 耐力性运动 红细胞数量增加 排汗 呼吸 不显蒸发 血液浓缩 肌细胞代谢产物 细胞内渗透压 水分向胞外液转移 血液浓缩 胞内 k 离子进入胞外液使肌肉毛细管舒张 水分向胞外转移 血液浓缩 速度性运动 红细胞数量增加 贮血库释放 血液循环血量增加 红细胞数量增加 短时间静力性或动力性运动 红细胞数量增加 肌肉持续收缩 静脉受压 血液流向毛细血管 毛细血管内压 血液水分渗出 血液浓缩 运动中红细胞增加为暂时性 运动停止后 1 2 小时可恢复到正常 2 长期训练对红细胞数量的影响 运动性贫血 真性贫血 表现 红细胞数量绝对减少 红细胞比容绝对降低 原因 运动中红细胞破坏增多 假性贫血 表现 血容量增加 血浆量增加较多 红细胞数量增加较少 红细胞 数量相对减少 红细胞比容相对降低 医学单位容积或体积测定表现相对正常情况 原因 红细胞工作性溶解加强 刺激红细胞和血红蛋白的生成 生理意义 安静状态下降低血黏度 减少循环阻力 减少心脏负荷 运动状态下血液相对浓缩 保证血红蛋白量相应提高 为优秀运动员 有氧工作机能潜力的重要影响因素之一 3 运动对红细胞压积的影响 红细胞压积 比容 概念 红细胞在全血中所占的容积百分比 正常值 37 50 女低于男 生理意义 影响血黏度 带氧能力 的主要因素 正常黏度范围内红细胞数 量 压积增加可使红细胞功能增强 如大于 50 则血黏度与红细胞压积呈指数关系上升时 单位体积红细胞 红细胞压积 血黏度 循环阻力 血液流速 运输能力 调节能力 清除能力 运动能力 与训练水平的关系 耐力性运动训练水平低者红细胞压积增加明显 血黏 度增加 心脏负荷重 易疲劳 运动能力下降 为耐力运动员机能评定指标 4 运动对红细胞流变性的影响 红细胞流变性的概念 在血液中流动的红细胞 在切应力的作用下变形 以减少血流的阻力 使红 细胞在比容较高的情况下也能顺利发生轴流现象 顺利通过小于自身直径的微血 管和狭窄部位 保证微循环有效灌注 提高氧气的运转效率 红细胞流变性下降 红细胞聚集 血黏度 血液流速 氧运输 测定指标 红细胞渗透脆性 红细胞悬液黏度 滤过率 压积 电泳率等 运动时红细胞流变性的变化 强度 持续时间 训练水平的关系 一次性最大强度 持续时间长 训练水平低 红细胞变形能力降低 持续 1 小时 影响因素 红细胞表面积 容积比值 红细胞内部黏度 红细胞膜弹性 红细胞变形能力 血液流变性 供氧 心脏负荷 运动能力 恢复 无训练者不宜进行一次性高强度极限运动 有训练者安静时红细胞变形能力增强 新生红细胞 细胞膜脆性 弹性 二 运动对白细胞的影响 1 白细胞的生理特性 形态 无色 有核 体积大于红细胞 分类 颗粒性白细胞 中性 噬酸性 噬碱性 无颗粒白细胞 淋巴 单核 分类计数 各类白细胞所占的白细胞总数百分比 功能 吞噬 中性 单核 免疫 淋巴 单核 寄生虫反应 噬酸 变态过敏反应 噬碱 正常值 4000 10000 立方毫米 下午 运动 进食 炎症 月经期 分娩期白细胞增多 变形能力低 但可引起微血管血流间歇 微血管血流永久性栓塞 2 运动时白细胞变化的三个时相 肌动白细胞增多 运动引起的白细胞增多 三个时相 淋巴细胞时相 总数增多 始动时或赛前状态出现 贮血库及淋巴结释放增 多 淋巴细胞为主 中性粒细胞时相 总数及中性粒细胞明显增加 大强度或长时间运动时出现 中毒时相 为无训练者进行长时间大强度运动训练时 造血系统机能下降的 表现 再生阶段白血病总数大大增加 噬酸性细胞消失 变质阶段白细胞总数下降 运动时白细胞的变化 白细胞总数及淋巴细胞的增加与运动强度正相关 与运动时间负相关 30 分钟内的一次性运动 无论强度如何 主要是淋巴细胞增加 运动后白细胞的恢复 恢复速度与运动强度 持续时间负相关 如白细胞在运动中变化幅度大 恢复慢 将会明显影响到免疫功能 三 运动对血小板的影响 血小板的生理特点及功能 形态 体积微小 由骨髓中巨核细胞产生 寿命 8 12 天 数量 10 30 万个 每立方毫米 三分之一贮存于脾脏 生理机能 在止血 凝血过程中发挥重要作用 参与保持毛细血管的完整性 生理特点 黏着 血管内膜受损时 黏着于其胶元组织 聚集 在诱聚剂的引导下血小板之间破裂黏着 第一相聚集 第二相聚集 促使血栓形成 释放 血小板分泌生物活性物质 5 ht 儿茶酚胺 adp 等 促使小血 管收缩 止血 收缩 血小板收缩蛋白产生收缩作用 使血凝块回缩硬化 吸附 吸附凝血因子 加速凝血过程 运动对血小板数量和功能的影响 血小板数量的增加与负荷强度高度正相关 一次性激烈运动后即刻 血小板数量 平均容积增加 活性增强 肾上腺素 adp 血小板激活因素增加有关 运动后血小板黏附率 最大聚集率明显增加 血小板活化 原因 1 运动中血细胞破坏增加 使诱聚剂释放增多 2 运动处于机能应激状态 作用 可修复微血管损伤和调节血管壁通透性 第四节 运动对血红蛋白的影响 一 血红蛋白的功能 结构 珠蛋白 96 亚铁血红素 4 部位 完整的红细胞膜内 如膜破裂 溶血 血红蛋白逸出 则功能丧失 功能 1 携带氧 亚铁离子氧合作用 氧离作用 和二氧化碳 氨基 二氧 化碳的结合和解离 2 缓冲对 缓冲血液酸碱度 3 运动能力评定指标 机能状态 训练水平 预测有氧运动能力等 影响因素 同红细胞 血红蛋白的变化与红细胞一致 二 血红蛋白与运动训练 对运动员血红蛋白正常值的评定 正常值 14 克 血黏度 4 单位 小于 20 克 血黏度 6 单位 过高 血流阻力增加 心脏负荷加重 机能紊乱 过低 贫血 供氧不足 机能能力下降 血红蛋白半定量分析法进行个体具体分析 可了解个体正常范围 通过正常 范围的观察 可掌握机能状况 调整身体机能 预测运动成绩 注意点 1 冬季 女性月经期正常值可稍低 2 注意季节和生物周期的个体差异 3 一般标准 男 17 克 女 16 克 最低值 本人全年平均值的 80 12 月值 12 80 注意个体相差较大的平均值 4 身体机能最佳期 大运动量的调整期 血红蛋白值由低向高恢复时 运动 成绩最好 5 为训练周期和阶段的评定指标 不能用于评定每次训练课的情况 6 应结合无氧阈 尿蛋白 心率 自我感觉等分析血红蛋白指标变化 7 针对有氧项目的评定指标 运动员选材 运动员血红蛋白值分类 理论分型 偏高型 偏低型 正常型 波动大 波动小之分 实际分型 偏高波动小型 偏低波动小型 正常波动大型 正常波动小型 最佳 差 类型 偏高波动小型佳 偏低波动小型差 前者可耐受大运动量 训练 适宜从事耐力型或速度耐力型项目 检测 每周或每隔一周测定一次血红蛋白 1 2 个月左右可判定类型 结合运动训练实际情况 队员之间横向比较 第三章 循环机能 教学要求 1 要求学生掌握心脏的兴奋性 自律性 传导性 收缩性等基本生理特性 掌握心 率及心动周期的基本概念 掌握心率测定的生理意义及心率与运动的关系 掌握心输出 量的概念和主要影响因素 掌握心泵功能贮备的概念 掌握各类血管的功能特点 掌握 动脉血压的正常值 影响因及血压与运动的关系 掌握减压反射对血压调节的生理意义 掌握一次性运动时血液循环的变化及长期运动对心血管系统形态和功能的影响 掌握测 定脉搏和血压在运动实践中的意义 2 要求学生了解心脏的基本射血过程 快速射血期 快速充盈期 了解静脉回心 血量的影响因素 初步了解自主神经及儿茶酚胺类物质对心血管活动的调节作用 教学方法 1 结合多媒体课件课堂讲授 2 实验 安静时及运动时的血压 心率观察 血液循环 血液在循环系统中周而复始地流动 循环系统是血液流动的载体 由心脏 动脉 毛细血管 静脉彼此首尾相连 形成 的密闭的管道 主要功能 运输血液 在运输血液的过程中完成物质运输 以实现机体的新陈代谢 体液调节机能 血液防卫机能 并维持内环境的稳定 第一节 心脏的机能 一 心脏结构 主要机能 实现泵血功能的肌肉器官 内分泌器官 心钠素 生物活性多肽 心脏的一般结构 强调 心室肌螺旋状肌层的运动特点 心肌的自律细胞与工作细胞 润盘结构 二 心肌的生理特性 1 自动节律性 概念 心肌在无外来刺激的情况下 能够自动地产生兴奋 冲动的特性 起搏点 窦房结 窦性心律 窦房结每分钟自动兴奋频率正常值 60 分 低于此过缓 100 分 高于此值过速 平均 75 分 2 传导性 概念 心肌自身传导兴奋的能力 特殊传导系统 窦房结 结间束 房室结 房室束 浦纤维 心室肌 心房肌 房室交界传导延搁 使心房 心室兴奋不同步 3 兴奋性 概念 心肌细胞具有对刺激产生反应的能力 兴奋性分期 有效不应期 钠通道失活 绝对不接受刺激 相对不应期 阈上刺激 可接受 产生动作电位小 传导慢 超常期 兴奋性高易受刺激 特点 有效不应期特别长 300 毫秒 保证心肌不发生强直收缩 而以单收缩的形式 完成容血 射血功能 4 收缩性 概念 心肌受到刺激时发生兴奋 收缩偶联 完成肌丝滑行的特性 特点 1 终池不发达 依赖细胞外液钙离子 2 因传导迅速 房 室分别进行全或无式的同步收缩 提高泵血效果 3 因有效不应期特别长 故不发生强直收缩 第二节 心脏的泵血功能 一 心动周期与心率 二 心动周期概念 心房或心室每收缩与舒张一次 视图分析 心率愈快心动周期愈短 尤其是舒张期明显缩短 心率概念 每分钟心脏搏动的次数 60 100 次 分 影响因素 年龄 性别 动静 神经精神系统活动 进食 体位 体温 等 最大心率 220 年龄 个体最大强度运动 测定意义 1 了解循环系统机能 2 掌握运动强度和生理负荷 3 运动员自我监督和医务监督 三 心脏的泵血过程 视图分析快速射血期 快速充盈期中房室舒缩 瓣膜开闭 房室压力及血流方向的变化 心音 第一心音 代表心室收缩期的开始 第二心音 代表心室舒张期的开始 四 心泵功能的评定 心输出量 概念 每分钟心室射入动脉的血量 每搏输出量与射血分数 每搏输出量 一次心室每次收缩射出的血量 舒末容积 缩末容积即余血 145 75 70 毫 升 射血分数 每搏输出量占舒末容积的容积百分比 舒末容积 缩末容积 舒末容积 100 正常值 55 65 意义 射血分数愈高则心脏供血愈好 举例 甲 乙运动员 健康者与心衰患者 每分输出量与心指数 每分输出量 每搏量 心率 正常值 约 5l 分 女性略低 运动员可达 25 35l 分 心指数 每平方米体表面积计算的心输出量 心输 体面积 正常值 5 1 6 1 7 3 0 3 5 升 分 年龄 运动状态 生理状态 情绪可影响 心输出量的测定 心输出量的影响因素 心率和每搏输出量 每搏量 心输出量 在一定范围内心率 心输出量 因心率过快可使心动周期中舒张期过短 回心血量 减少 心率过缓可使每分输出量减少 运动员心脏由于心肌发达 每搏量高故可在心率低的情况下保证正常输出量 心肌收缩力 心肌收缩力 每搏量 射血分数 心室腔余血 机理 异长自身调节 初长度调节 肌小节长度 心室充盈 收缩力 等长自身调节 神经体液因素调节 交感神经 儿茶酚胺等 心肌收缩力 心率 静脉回流量 心输出量持续增加的前提 血管生理详述 心脏做功 供给血液在循环过程中失去的能量 搏功 左心室一次收缩所作的功 主要用于维持血压 心肌耗氧量与作功量一致 心脏泵功能的贮备 心脏的泵血功能可以随着机体代谢率的增长而增加 心力贮备 心输出量随机体代谢增加而增长的能力 影响因素 心率 搏出量 心率 最大可达静息心率 2 倍 增加心输出量 2 2 5 倍 搏出量 舒张期贮备及收缩期贮备 动用收缩期贮备可使搏出量增加 55 60 毫升 意义 心率贮备的大小反映心脏泵血功能对代谢需要的适应能力及训练水平 运动员心脏心肌纤维粗 收缩力强 收缩期贮备强 静息状态下心率慢 心 率贮备强 最大输出量可大幅度增加 酶活性的改变 耐力运动 琥珀酸脱氢酶 sdh 活性高 速度运动 乳酸脱氢酶 ldh 磷酸化酶 phosp 活性高 第二节 血管生理 一 血管的分类 各类血管的功能特点 血管壁的基本组织结构 内皮 弹力纤维 平滑肌 胶原纤维 各类血管此四种基本成分的相对比例有很大差别 视图 主动脉 大动脉 弹力纤维丰富 弹力血管 中等动脉 小动脉 微动脉 毛细血管前括约肌 平滑肌层厚 前阻力血管 毛细血管 一层内皮细胞及基膜 交换血管 静脉 有平滑肌层 后阻力血管 壁薄 数量多 口径大 容纳循环血量 60 70 容量血管 血压 概念 血管内流动的血液对血管单位面积的侧压力 血液流动是由于心脏射血造成的主动脉首端与右心房之间的压力差决定的 而各段 血管口径不一样 对血流的阻力不一样 血液的流速亦不同 因此各段血管的血压不一样 动脉血压的正常值 收缩压 心室收缩射血形成 100 120mmhg 1 mmhg 0 133kpa 舒张压 心室舒张时 动脉弹性回缩形成 60 80 mmhg 平均动脉压 心动周期内各瞬间动脉血压的平均值 舒张压 脉压 3 脉搏压 收缩压 舒张压 20 40 mmhg 高血压 收缩压 160 mmhg 舒张压 95 mmhg 低血压 收缩压 90 mmhg 舒张压 50 mmhg 生理 性别影响 男 女 年龄影响 青 老 活动状态 动 静 遗传因素 动脉血压的形成及影响因素 动脉血压形成的基本因素 心室射血作用 外周阻力作用 大动脉弹性作用 循环血量充足 血管充盈为前提 心室收缩射血入动脉对管壁产生侧压力 形成收缩压 每搏量大则收缩压高 外周阻力 小动脉平滑肌舒缩状态 在每次心脏射血时成为阻止血液全部流走的阻力 故每次仅有 1 3 的每搏量流走 而 2 3 滞留于大动脉 使大动脉管壁弹性扩张 动能转为势 能贮备 在心舒期内弹性回缩形成舒张压 外周阻力大则舒张压明显增高 收缩压也增高 主动脉 大动脉管壁弹性贮器作用 大动脉管壁弹性好 血压正常 如硬化则可使收缩压上升 舒张压下降 脉压增大 循环血量 血管系统内血量充盈 循环血量与血管容量相适应是血压形成的 前提条件 体循环平均动脉压 7 mmhg 循环血量绝对 大失血 或相对 血管扩张 减少 使体循环平均压下降 心输出量下 降 血压下降 心率加快使心舒期缩短 心舒期内流走血液减少 动脉存血增多 舒张压增高 反之则 舒张压降低 动脉脉搏 概念 心动周期内动脉内压力周期性变化所引起的动脉血管搏动 正常值 一般与心率一致 作用 诊断疾病 了解运动强度 训练水平及训练后恢复状况 静脉血压和静脉回心血量 静脉血压 中心静脉压 右心房和胸腔内大静脉的血压 值接近于 0 反映心血管功能的指标 心脏射血功能弱 静脉收缩 静脉内血量增多 值高 外周静脉压 各器官静脉的血压 值为 15 20 mmhg 静脉回心血量及其影响因素 单位时间内静脉回心血量多少取决于外周静脉压和中心静脉压的差 1 体循环平均充盈压 回心血量 心脏收缩力 心脏排空 心舒期负压 回心血量 体位改变 身体低垂部分静脉扩张 回心血量 见于 卧位转立位 下肢静脉瓣受损 高温环境长 期卧床突然站立等情况 骨骼肌的挤压作用 肌肉泵作用 与静脉瓣协同 呼吸运动 吸气 胸膜腔负压 静脉回流 呼气胸膜腔负压 静脉回流 微循环 视图 一 概念 微动脉和微静脉之间的循环 其基本功能是进行血液和组织液之间的物质 交换 二 组成 微动脉 后微动脉 毛洗血管前括约肌 真毛细血管网 微静脉 通血毛 细血管和动 静脉吻合支 直接通路 经常开放 输送部分血液回心 真毛细血管网 物质交换 20 轮流开放 闭 代谢物 开 代谢物 闭 动 静脉短路 皮肤及皮下组织 调节体温 三 毛细血管的数量及交换面积 数量 400 亿根 密度 心 脑 肝 肾 骨骼肌 骨 脂肪 结缔组织 交换面积 22000um 根 1000 总 四 血液和组织间的物质交换 扩散 过滤 血管内向血管外 和重吸收 血管外向血管内 吞饮 第三节 心血管活动的调节 一 神经系统的调节功能 一 心血管活动的神经调节 1 心脏的神经支配 1 心交感神经及其作用 心交感神经对心脏有兴奋作用 使心搏加快加强 2 心迷走神经及其作用 心迷走神经对心脏有抑制作用 使心搏减慢减弱 2 血管的神经支配 1 缩血管神经 引起血管平滑肌收缩的神经称为交感缩血管神经 人体大多数血管只接受 交感缩血管神经的单一神经支配 交感缩血管神经经常保持一定的紧张性活动 通过改 变这种紧张性活动的强度 就可调节血管的口径来改变循环系统的外周阻力 反之 当 紧张性活动减弱时 小动脉舒张 外周阻力减小 血压就下降 2 舒血管神经 支配骨骼肌微动脉的交感舒血管纤维末梢释放乙酰胆碱 交感舒血管纤维 管与交感缩血管纤维不同 只在激动或准备作剧烈肌肉运动时才发放冲动 使骨骼肌血管舒 张 二 心血管中枢 最基本的心血管中枢 是在延髓以上的脑干部分 以及小脑和小脑中 三 心血管反射 1 颈动脉窦和主动脉弓压力感性反射 减压反射是体内典型的负反馈 其生理意义在于保 持动脉血脏的稳态 2 颈动脉体和主动脉体化学感受性反射 二 心血管活动的体液调节 一 肾上腺素与去甲肾上腺素 肾上腺素和去甲肾上腺素对心脏和血管都有兴奋作用 促进心跳加快加强 心输出量增 加 血压显著升高 第四节 肌肉运动时血液循环功能的变化 第四节 肌肉运动时血液循环功能的变化 一 肌肉运动时心输出量的变化 肌肉运动时循环系统的适应性变化就是 提高心输出量以增加血流供应 运动时心输出量的增加与运动量或耗氧量成正 比 运动时 肌肉的节律性舒缩和呼吸运动加强 回心血量大大增加 这是增加 心输出量的保证 运动时交感缩血管中枢兴奋 使容量血管收缩 体循环平均充 盈压升高 也有利于增加静脉回流 在回心血量增多的基础上 由于运动时心交感中枢兴奋和心迷走中枢抑制 使心率加快 心肌收缩力加强 因此心输出量增加 交感中枢兴奋还能使肾上腺 髓质分泌增多 循环血液中儿茶酚胺浓度升高 也进一步加强心肌的兴奋作用 肌肉运动时各器官血液量的变化 运动时各器官的血流量将进行重新分配 其结果是使心脏和进行运动的肌肉的血流量明显增加 不参与运动的骨骼肌及内 脏的血流量减少 皮肤血管舒张 血流增加 以增加皮肤散热 运动时血流量重 新分配的生理意义 还在于维持一定的动脉血压 肌肉运动时动脉血压的变化 运动时的动脉血压水平取决于心输出量和 外周阻力两者之间的关系 在有较多肌肉参与运动的情况下 肌肉血管舒张对外 周阻力的影响大于其他不活动器官血管收缩的代偿作用 故总的外周阻力仍有降 低 表现为动脉舒张压降低 另一方面 由于心输出量显著增加 故收缩压升高 二 运动训练对心血管系统的长期性影响 二 运动训练对心血管系统的长期性影响 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 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 即便安静心率已降到 40 次 分的优秀运动员 停止训练多 年后 有些人的心率也可恢复接近到正常值 一般认为 运动员的窦性心动徐缓 是经过长期训练后心功能改善的良好反应 运动性心脏增大 研究发现 运动训练可使心脏增大 运动性心脏增大是 对长时间运动负荷的良好适应 近年来的研究结果表明 运动性心脏增大对不同 性质的运动训练具有专一性反应 例如 以静力及力量性运动为主的投掷 摔跤 和举重运动员心脏的运动性增大是以心肌增厚为主 而游泳和长跑等耐力性运动 员的心脏增大却以心室腔增大为主 心血管机能改善 一般人和运动员在安静状态下及从事最大运动时每搏输出 量与每分输出量 每分输出量 心率 每搏输出量 的变化可用下列数据说明 安静时 一般人 5000ml min 71ml 次 70 次 min 运动员 5000ml min l00ml 次 5o 次 min 最大运动时 一般人 22000ml min 113mml 次 l95 次 min 运动员 35000ml min l79ml 次 l95 次 min 运动员每搏输出量的增加是心脏对运动训练的适应 运动训练不仅使心脏在 形态和机能上产生良好适应 而且也可使调节机能得到改善 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 运动开始后 能迅速动员心血 管系统功能 以适应运动活动的需要 进行最大强度运动时 在神经和体液的调 节下可发挥心血管系统的最大机能潜力 充分动员心力贮备 四 测定脉搏 心率 在运动实践中的意义 四 测定脉搏 心率 在运动实践中的意义 一 脉搏 心率 1 基础心率及安静心率 清晨起床前静卧时的心率为基础心率 身体健康 机能 状况良好时 基础心率稳定并随训练水平及健康状况的提高而趋平稳下降 如身 体状况不良或感染疾病等 基础脉搏则会有一定程度的波动 在运动训练期间 运动量适宜时 基础心率平稳 如果在没有其他影响心率 因素 如疾病 强烈的精神刺激 失眠等 存在的情况下 在一段时间内基础心率 波动幅度增大 可能是运动量过大 身体疲劳积累所致 安静心率是空腹不运动状态下的心率 运动员的安静心率低于非运动员 不 同项目运动员的安静心率也有差别 一般来说 耐力项目运动员的安静心率低于 其他项目运动员 训练水平高的运动员安静心率较低 评定运动员安静心率时 应采用运动训练前后自身安静心率进行比较 运动后心率恢复的速度和程度也可 衡量运动员对负荷的适应水平 2 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 3 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 心率和吸氧量及最大吸氧量呈线性相关 最大心率百分比和最大吸氧量的百 分比也呈线性相关 这就为使用心率控制运动强度奠定了理论基础 在耐力训练中 使用心率控制运动强度最为普遍 常用的公式为 最大心率 运动前安静心率 2 运动前心率 所测定的心率可为教学 训练及健身锻炼提 供生理学依据 在涉及游泳等运动的间歇训练中 一般多将心