2012体大运动生理学笔记复习资料--博士入学考试

Dingpande shenglixueziliao 1 运动生理学笔记运动生理学笔记 第一章绪论第一章绪论 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及运动反应和适应的过程 是体育 科学中一门重要的基础理论 运动生理学研究的主要任务运动生理学研究的主要任务是在对人体机能活动规律有了基本认识的基础之上 进一步探讨体育 运动对人体机能影响的规律及机制 阐明体育教学和运动训练过程中的生理学原理 研究不同年 龄 性别和训练水平的人群进行运动时的生理特点 以达到增进健康 增强体质 防治某些治病 和提高运动技术水平的目的 生理学研究的方法主要是实验 英国的生理学家希尔 被称作 运动生理学之父 运动生理学研究的现状运动生理学研究的现状 1 从整体 器官水平的宏观研究深入到细胞水平与分子水平的研究 2 最 大摄氧量 个体乳酸阈 无氧功率的研究是当前各国研究的热门课题 最大摄氧量是评价耐力运 动员身体机能的重要指标 两者有极大的正相关 而个体乳酸阈训练又是提高极限下强度的最佳 手段 3 对研究方法的探讨 自动化分析仪器设备 电镜 核电磁共振 电脑信号处理等 4 提高 人体机能辅助方法的研究 运动员抓住一切可能 提供能增进人体机能的物质和手段以提高运动 成绩 5 密切联系运动竞赛 当前运动生理学的几个研究热点当前运动生理学的几个研究热点 1 最大摄氧量的研究 最大摄氧量是评价耐力运动员身体机能的重要指标 两者有极大的正相关 自动气体分析仪的出现 使得在运动实践中用直接法测定最大摄氧量成为现实 也使得最大摄氧 量这一指标在运动科研和实践中的应用更加广泛深入 目前 运动员最大摄氧量能力的研究与应 用仍然是运动生理学的重要课题 2 对氧债学说再认识 传统氧债理论 在进行剧烈的运动时 由于机体所提供的氧不能满足运动 的需要 此时机体要进行无氧代谢 产生大量乳酸 从而形成氧债 在恢复期机体仍然保持较高 的耗氧水平 以氧化乳酸 偿还氧债 自从 20 世纪 80 年代中期一些生理学家展开了对氧债 氧 亏和无氧阈这三个概念的争论后 引起了更多人对大强度运动后 人体是否缺氧问题的关注和兴 趣 认为 人体在从事短时间的大强度力竭性运动后恢复期 血乳酸的浓度是持续升高的而此时 的耗氧量却已恢复到安静水平 在从事长时间力竭性运动过程中血乳酸就已经达到峰值 并且在 随后的运动过程中渐趋降低 在运动后的恢复期继续降低到安静时的水平 而此时的耗氧量却高 于安静时的水平 表现出乳酸和运动后的额外氧耗没有线性关系 从而证明了 氧债 概念不正 确 提出了用 运动后过量氧耗概念 3 关于个体乳酸阈的研究 人体运动时 随着运动强度的逐渐增大 血乳酸的水平会持续升高 当运动强度增至最大摄氧量的 60 左右时 血乳酸开始明显升高 这个血乳酸的拐点被称为无氧 阈 亚极限负荷运动时 肌肉组织因缺氧导致乳酸的产生是无氧阈理论建立的基础 即认为这个 拐点意味着肌肉开始缺氧 由有氧功能向无氧功能过渡 但是有很多证据表明 亚极限负荷运动 时 缺氧并不是肌肉产生乳酸的真正原因 乳酸阈 LAT 的概念是根据血乳酸浓度变化和运动 强度的关系而提出来的 当运动强度逐渐加大时 血乳酸的变化出现两个非线性拐点 即 2mmol L 和 4mmol L 国内外广泛使用 4mmol L 作为乳酸阈值 由于乳酸阈没有考虑运动时乳酸 动力学的个体特点 其拐点存在很大的个体差异 他们根据运动时和运动后血乳酸的动力学特点 求出每个受试者的乳酸阈值 并称此为个体乳酸阈 ILAT 由于个体乳酸阈的改善依赖于最大 摄氧量的提高 因此它是极限下强度运动能力的一个重要指标 实践证明 个体乳酸阈训练是提 高极限下强度运动能力的最佳手段 目前用个体乳酸阈指导运动训练已成为运动生理学和运动生 Dingpande shenglixueziliao 2 物化学的重要研究课题 4 关于运动性疲劳的研究 1982 年第五届国际运动生化学术会议 将疲劳定义为 机体的生理过 程不能维持其机能于一特定水平和 或 不能维持预定的运动强度 疲劳是一种机体的整体机能 水平或工作效率降低的生理现象 应同疾病和运动训练中的过度训练相区别 运动性疲劳是一个 特别复杂的生理过程 它是由运动员引起的全身多器官和系统机能变化的综合结果 运动性疲劳 可分为中枢疲劳和外周疲劳 从中枢到骨胳肌细胞再到细胞内物质代谢过程 中间任何一个环节 或这些过程综合变化 都可造成疲劳 目前对运动性疲劳产生机制的认识已从单纯的能量消耗或 代谢产物堆积 向多因素综合作用的认识发展 研究水平也由细胞 亚细胞的结构与功能变化深 入到生物分子或离子水平 5 关于运动对自由基代谢影响的研究 1956 年 harman 在分子生物学的基础上提出了自由基学说 认为在生物体内进行的新陈代谢过程中会产生一些副产品 这些副产品称为自由基 研究证明 急性剧烈运动可使体内自由基浓度增加 可能与下列因素有关 一是剧烈运动时体内代谢过程加 强 氧自由基的生成增加 其次是剧烈运动时 乳酸的堆积抑制了清除自由基酶的活性 使自由 基的清除率下降 第三是由于运动时体内有些物质可自动氧化而生成自由基 运动引起体内自由 基含量增多 会导致脂质过氧化反应加强 而对组织和细胞造成的损伤表现 1 运动性贫血和 血红尿蛋白 剧烈运动时红细胞内氧合血红蛋白自由氧化速率加强 从而产生大量自由基 使红 细胞脂肪质过氧化 降低了细胞膜的变形能力 脆性加强 导致红细胞溶血 最终发生运动性贫 血和血红尿蛋白 2 造成肌肉疲劳 剧烈运动后 过多自由基可攻击肌纤维膜湖和肌浆网膜 使其完整性受到破坏 造成一些离子的运转的紊乱 另外也可使线粒体的呼吸链受到破坏 使 ATP 的生成发生障碍 导致肌肉工作能力下降加速疲劳过程的发展 3 延迟性肌肉酸痛 目前 已有证据显示 延迟性肌肉酸痛与自由基损伤有关 研究表明 有氧运动可以提高体内的抗氧化 酶的活性 可有效清除运动过程中产生的过量地自由基 另外可以补充外源性抗氧化剂 如维生 素 E 和维生素 C 及一些中药也可有效地提高人体抗氧化能力 6 运动对骨胳肌收缩蛋白机构和代谢的影响 超过习惯负荷的运动训练或体力劳动能引起骨胳肌 延迟性酸痛 Delayed Onset Muscular Soreness DOMS 肌肉僵硬 收缩和伸展功能下降及运动 成绩降低 因而受到生理学研究人员高度重视 并提出了组织撕裂 痉挛假说 进一步研究表明 运动后产生肌肉酸痛与肌肉损伤或肌纤维结构的改变有关 有的学者把运动引起的骨骼肌超微结 构改变称为运动性肌肉损伤 Exercise Induced Muscle Damage EIMD 尝试用针刺和静力牵张促 进超微结构变化的恢复和缓解肌肉酸痛 目前 利用电子显微镜 免疫电镜 微电极 色谱分析 同位素示踪 核磁共振和多聚酶链是反应技术先进的实验仪器和技术 通过观察大负荷运动后肌 细胞内钙离子浓度 自由基水平 酶活性 生物膜的机能 亚细胞结构和功能 收缩蛋白的代谢 和基因表达等指标的变化 分析研究大负荷运动后骨骼肌机能的变化 以及促进骨胳肌的机能恢 复的生理机制 将运动对骨 骼肌机能影响的研究提高到一个崭新阶段 7 关于肌纤维类型的研究 目前 在肌纤维类型研究方面的主要任务是继续深入研究快肌和慢肌 纤维德机能和代谢特征 运动对运动员肌纤维类型组成的影响 不同类型肌纤维在运动中的参与 程度 以及肌纤维类型这一指标在运动选材中的应用等 8 运动对心脏影响的研究 1984 年心钠素的发现 从分子水平内分泌方面改变了人们对心脏传统 的认识 证明心脏不仅是一个循环器官 而且还是人体内一个重要的内分泌器官 心脏所分泌的 心钠素具有利钠 利尿和舒张血管作用 近年来发现 心脏不仅是心钠素的分泌器官 同时也是 心钠素作用的靶器官之一 长时间耐力性训练所导致的心率减慢及血压降低都与心钠素的作用有 Dingpande shenglixueziliao 3 关 9 运动与控制体重 目前 肥胖已经成为影响人类健康的世界性问题 有关运动与控制体重的研 究越来越受到运动生理学工作者的重视 有关运动控制体重的研究主要集中于引起肥胖的机理 肥胖的评价方法 运动减肥方法和运动减肥机理等方面 近年来运动生理学对肥胖机制以及运动 减肥机理的研究较多 研究内容也日益加深 主要集中在肥胖的中枢调定点机制和神经内分泌机 制方面 研究表明 单纯运动或单纯节食的减肥效果不如运动加节食 限制能量摄入结合有氧运 动是最佳减肥方案 由大肌肉群参加的长时间 中等强度运动能量消耗多 且不会引起运动性损 伤 因此能有效地达到减肥目的 一般减肥运动的运动后即刻心率达到自身最高心率的 70 80 运动时间为 20 分钟左右或更长 每周运动 3 4 天 常用的减肥运动方式有慢跑 越野跑 自行车 健美操和游泳等 10 运动与免疫机能 运动对人体免疫机能的影响是近年来运动生理学十分关注的课题之一 虽然 人们习惯地认为运动员抗病能力高于一般人 但科学研究表示 运动员与非运动员安静状态下的 免疫机能没有显著差异 大量研究表明 适当地运动对免疫机能有良好的影响 中等强度运动能 提高人体的免疫机能 增强抗病能力 大负荷运动后 人体的免疫机能却下降 而且 运动强度 越大 持续时间越长 对机体免疫学机能下降越明显 大负荷运动后 由于人体免疫机能下降 病毒和细菌易侵入人体而发病 因此有学者提出运动后免疫机能变化的 开窗理论 由于运动形 式的多种多样 而且影响人体免疫机能的因素很多 造成人体的免疫机能影响的多样性 可以预 言 在相当长的时间内 运动对人体免疫机能影响仍然是运动生理学要研究的重要课题 第二章运动对肌肉功能的影响第二章运动对肌肉功能的影响 肌肉的收缩形式肌肉的收缩形式 1 向心收缩向心收缩 肌肉收缩时 长度缩短的收缩 特点 肌肉收缩使肌肉的长度缩短 起止点相互靠 近 因而引起身体的运动 肌肉张力增加出现在前 长度缩短发生在后 但肌肉张力在肌肉开始 缩短后即不再增加 直到收缩结束 故又称等张收缩 有时也称动力性或时相性收缩 肌肉向心 收缩时 是做功的 其数值负荷重量与负荷移动距离的乘积 等张收缩中 肌肉用力最大的一点 称为 顶点 出现的主要原因在此关节角度下杠杆效率最差 肌肉收缩损失一部分力量 在整个 关节运动范围内 只有在 顶点 肌肉才能有可能达到最大收缩 这是等张训练不足之处 2 等长收缩等长收缩 肌力大小同负荷大小有关 负荷愈大 肌肉收缩的张力愈大 随着负荷的增加 肌 肉开始出现缩短的时间愈晚 且缩短的速度和长度愈小 当负荷达到或超过某一数值时 肌肉在 收缩时不能缩短 但肌力却达到最大值 这种肌肉收缩称为等长收缩 又称静力收缩 肌肉等长 收缩时 虽然收缩力达到最大值 但由于长度不变 因而不能克服阻力做功 3 离心收缩 离心收缩 肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩称为离心收缩 又称退让工作 离心收缩 时肌肉做负功 4 等动收缩 等动收缩 也称等速收缩 是指在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度进行的最大用力收 缩 肌肉进行等动收缩时整个运动范围都能产生最大的肌张力 等张收缩则不能 向心 离心和等长收缩的比较向心 离心和等长收缩的比较 1 力量 在收缩速度相同的情况下 离心收缩可产生最大张力 比向心收缩大 50 比等长收缩 大 25 关于肌肉离心收缩为何产生较大的张力 原因 首先是牵张反射 肌肉受到外力牵张时 会反射性地引起收缩 在离心收缩时肌肉受到强烈牵张 因此会反射性地引起肌肉强烈收缩 其 次是肌肉内并联及串联成份在离心收缩时都发挥作用 肌肉进行离心收缩和向心收缩时 力量的 大小随运动速度变化而变化 但变化规律有所不同 在向心收缩中 收缩速度较低时力量较大 Dingpande shenglixueziliao 4 随着收缩速度的加快力量减少 而在离心收缩中随着收缩速度的加快开始力量有所增大 然后开 始下降 2 肌电 a 当肌肉进行随意的等长收缩时 积分肌电 IEMG 与肌张力呈直线关系 即随着肌力 的增加 IEMG 也增加 b 在等速向心收缩和离心收缩时 IEMG 与肌张力成正比 但在负荷相同 的情况下 离心收缩的 IEMG 较向心收缩低 c 张力不变 IEMG 与缩短速度呈直线关系 在收缩 速度相同情况下 离心收缩的电活动 IEMG 低于向心收缩 d 以不同的速度作最大收缩时 不 论是向心收缩 离心收缩还是等长收缩 其 IEMG 没有差异 表明在最大用力收缩时参与工作的 运动单位没有明显差异 3 代谢 在输出功率相同的情况下 肌肉离心收缩时所消耗的能量低于向心收缩 其耗氧量也低 于向心收缩 4 肌肉酸疼 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的变化 无 论是何种形式的收缩 肌肉酸疼均在练习后的 1 至 2 天才明显出现 肌肉离心收缩引起的肌肉酸 疼最显著 等长收缩次之 向心收缩最低 关于肌肉酸疼假说及研究进展关于肌肉酸疼假说及研究进展 延迟性肌肉酸痛是指人体从事不习惯运动后所出现的肌肉痛疼 或不舒服感觉 由于这种痛疼并不是发生在运动后即刻 而是在发生在运动后 24 48 小时 所以 称为延迟性肌肉酸痛 1 损伤假说 是由霍夫提出来的 他认为 未受训练的肌肉参加长时间工 作可导致损伤 肌肉酸疼是肌肉内部结构损伤所致 包括肌纤维损伤和结缔组织损伤 2 痉挛假 说 迪夫瑞斯认为延迟性肌肉酸疼是由局部运动单位的强直性痉挛所致 运动造成肌肉局部缺血 引起一些致痛物质 P 物质 的产生 当致痛物质积累到一定的程度 便刺激肌肉内的痛觉神经 末梢 引起疼痛 疼痛又反射性地一起痉挛 痉挛有进一步使局部缺血加剧而形成恶性循环 3 肌肉温度升高可以导致肌肉组织损伤 造成肌纤维坏死和连接组织分解 20 世纪初 Hough 发现人体进行负重屈臂伸运动后出现骨骼肌酸痛症状 他认为这种酸痛症状主 要是由于 肌肉组织结构破坏 所致 进入 20 世纪 60 年代以后 人们对延迟性肌肉酸痛现象进 行了深入研究 发现运动延迟性肌肉酸痛和运动性肌肉结构损伤有密切关系 进一步提出延迟性 肌肉酸痛是运动肌纤维损伤所致的假设 特别是近十年以来 运动医学工作者在此领域进行大量 的研究 是延迟性肌肉酸痛的研究有了新的进展 但目前延迟性酸痛损伤机制尚不十分清楚 缓解方法缓解方法 1 牵拉活动 2 电疗 3 准备与整理活动 肌肉力量肌肉力量 绝对力量 某一块肌肉做最大收缩时所产生的张力为该肌肉的绝对力量 肌肉绝对肌力和肌肉的 横断面大小有关 肌肉横断面越大 其绝对肌力越大 而肌肉横断面的大小又取决于组成该肌肉 力量的肌纤维数量和每条肌纤维的粗细 绝对肌力只能反映肌肉力量大小 而不能反映肌肉每条 肌纤维力量大小 相对力量 是指肌肉单位横断面积所具有的肌力 相对力量可更好地评价运动员的力量素质 力量 速度曲线 肌肉收缩时产生的张力大小 取决于活化的横桥数目 收缩速度则取决于能 量释放速度率和肌凝蛋白 ATP 酶活性 而与活化的横桥数目无关 从力量 速度曲线上可以 看出 其它因素相同的情况下 要想得到较快的收缩速度 就必须降低负荷 如果要克服更大的 负荷阻力 肌肉的收缩速度就要减慢 通过不同负荷的训练 可得到不同的训练效果小负荷训练 可使肌肉的收缩速度得到提高 用最大负荷进行训练 肌肉进行等长收缩 虽然可以使肌肉力量 得到较好的发展 但无助于收缩速度的提高 如果要达到最大输出功率 得到最佳的训练效果 Dingpande shenglixueziliao 5 就必须采用最适的负荷和速度 当负荷逐渐减轻直到仅是肢体运动时 运动时间 movement time 简称 MT 是指肢体运动一定距离 所用的时间 却不一定会随之缩短 力量越大的人动作速度快 在负荷相同的条件下 力量越大 运动速度越快 当以同样的速度运动时 力量特别大者的力量是力量小者的两倍 Repetition Maximum 的缩写是 RM 是指疲劳前所能完成的最大负荷的重复次数 力量增加不仅 能在一定负荷下有较快地运动速度 而且在同样 1 RM 百分比下快速移动负荷的能力增强 爆发力 人体在短时间内所完成的最大做功能力 当一个运动员的体重较大 而且绝对力量较大 时 运动员具有较大爆发力 影响肌肉力量的因素影响肌肉力量的因素 简述影响肌肉力量的生理学因素 简述影响肌肉力量的生理学因素 1 肌肉长度 肌肉在收缩时的初长度与肌纤维中的每个肌节的长度有关 肌节的长度可以影响肌 纤维收缩力量 2 肌肉收缩速度 在训练中不仅要注意运动负荷 更主要的是注意运动速度 如果要发展爆发力 就要尽可能地加快运动速度 在负荷适宜的情况下 而要发展肌肉力量 就要尽可能地加大运动 负荷 同时使肌肉的收缩速度相应的减慢 总之 在进行力量练习时 要结合运动项目特点 使 运动速度和负荷适当地结合 3 肌肉体积 肌肉力量大小与肌肉体积有关 肌肉体积越大 力量越大 力量训练引起的肌肉力 量增加 主要是由于肌肉横截面积增加造成的 由运动训练引起的肌肉体积增加 主要是由于肌 纤中收缩成份结果 肌纤维中成份增加 是由于肌肉的激素和神经调节对运动后的肌肉产生反应 是蛋白质合成增多 研究证明 主要是肌凝蛋白增加 肌凝蛋白是肌纤维内一种重要的收缩蛋白 凝蛋白含量增加 可使肌肉收缩力量及速度得到提高 力量训练引起肌肉横断面增大 除蛋白质 以外 同时伴随肌肉胶原物质增多 多数学者认为 力量训练引起的肌肉肥大是由于肌纤维的增 粗 而不是肌纤维数目增多 但少数学者认为 力量训练也可导致肌纤维数目的增多 4 肌肉的神经调节 研究表明 肌肉牵拉后立即收缩 所产生的力量比牵拉后停留一段时间再收 缩的力量大 如投掷运动员投掷之前先向后摆动身体 向后引器械 会使向前的运动力量加大 用牵张反射的原理解释 骨骼肌中的本体感受器 肌梭 对牵张敏感 由于肌梭和肌纤维德排列 成并联关系 因此当牵张骨骼肌时 肌梭也同时受到牵张后会立即反射性地引起受到牵张的肌肉 产生收缩 使肌肉力量增加 力量训练会使腱器官对张力的敏感性下降 使肌力增加 中枢神经系统可以通过两种方式影响肌肉力量 其一是改变参与工作的运动单位的数量 其二是 改变支配骨骼肌的运动神冲动发放频率 如果在完成同一动作时 肌肉力量增加了 就意味着有 较多新的运动单位参与工作 或是在同一运动单位中 冲动的频率增加了 另外在神经系统的调 节下 改善了主动肌和协同肌 对抗肌 支持肌之间的相互协调关系 5 性别 用绝对力量表示 在各种练习中 男子力量都明显大于女子 用相对力量表示 性别之 间差异却明显地缩小或消失 6 年龄 人在成年之前 力量的增长很快 肌肉体积德增长与力量增长呈正相关 身体发育成熟 后 只有经过超负荷训练才能使肌肉力量增加 如果不进行力量训练 随着年龄的增长 肌肉会 同其他器官一样开始走下坡路 20 30 之间的肌肉力量最大 以后逐渐下降 7 体重 体重大的人一般绝对力量较大 体重较轻的人的相对力量可能比体重大的人大 运动单位及动员运动单位及动员 运动单位是由一个 a 运动神经元和受其支配的肌纤维所组成的 Motor Unit 简称 MU 可分为 运动性运动单位和紧张性运动单位 运动性运动单位的肌纤维兴奋时发放的冲动频率较高 收缩 Dingpande shenglixueziliao 6 力量大 但容易疲劳 氧化酶的含量较低 属于快肌运动单位 紧张性运动单位的肌纤维兴奋时 冲动频率较低 但发放的冲动可持续较长时间 氧化酶的含量较高 属于慢肌纤维 运动单位的 大小是不同的 一个运动单位中的肌纤维数目因肌肉不同而不同 一般来说 一个运动单位中的 肌纤维数目越小 就越灵活 而越多产生的张力越大 在同一运动单位中的肌纤维的兴奋是同步 的 而同一肌肉中不同运动单位的肌纤维的活动则不一定是同步的 运动单位动员 Motor Unit Involvement MUI 肌肉收缩时产生的张力的大小与兴奋的肌纤维 数目有关 肌肉收缩时兴奋的肌纤维数目越多 产生的张力越大 由于肌肉中所有的肌纤维都属 于不同运动单位 因此同时兴奋的运动单位数目决定了张力大小 张力不但与兴奋的运动单位数 目有关 而且也与运动神经元传到肌纤维的冲动频率有关 参与活动的运动单位数目与兴奋频率 结合 称为运动单位动员又称运动单位募集 研究发现 肌肉在收缩时肌张力与 MUI 程度之间有显著相关 当肌肉收缩力量增加时 MUI 也成 比例增加 在力量水平相同的情况下 离心收缩动员的运动单位比向心收缩少 当肌肉疲劳时 力量会显著下降 当肌肉做持续最大收缩时 MUI 可以达到最大水平 肌肉力量会随着收缩时间 的延长而下降 但 MUI 基本保持不变 这说明在最大力量收缩时 肌肉 MUI 已经达到最大值 随 着疲劳程度的增加不会有新的运动单位再参与工作 但是 如果让肌肉保持次最大力量 50 最大 力量 收缩至疲劳 可以发现 在持续收缩的过程中 肌肉张力可以基本保持不变 但 MUI 却逐 渐升高 这是因为在次最大用力的收缩中 在开始阶段只需要动员较少数量的运动单位就可以产 生足够的力量 随着疲劳程度增加 参与工作的每个运动单位的收缩力量会下降 为了维持肌肉 力量 就必须有较多的运动单位参与工作 因此在一定范围内 肌肉力量可以得到维持 但 MUI 却随着疲劳程度的增加而增加 肌纤维类型与运动肌纤维类型与运动 快肌白肌运动性运动单位 b 快缩白 FG a 快缩红 FOG 慢肌红肌紧张性运动单位 慢缩红 SO 不同肌纤维的形态 机能及代谢特征不同肌纤维的形态 机能及代谢特征 1 不同肌纤维的形态特征 1 快肌纤维的直径较慢肌纤维大 2 快肌纤维的肌浆网 内质网 较慢肌纤维发达 3 慢肌纤维周围的毛细血管较快肌纤维丰富 4 慢肌纤维含有较多的肌红蛋白 而快肌纤维中含有较多收缩蛋白 5 与快肌纤维相比慢肌纤维含有较多的线粒体 而且线粒体的体积较大 2 神经支配特征 慢肌纤维有较小的运动神经元支配 运动神经纤维较细 传导速度慢 兴奋阈 低 神经末稍与肌肉接触面积小 神经末稍内突触小泡的含量小 3 生理学特征 1 肌纤维类型与收缩速度 研究表明 快肌纤维收缩持续的时间短 慢肌纤维收缩持续时间较 长 在人体骨骼肌中 快肌运动单位与慢肌运动单位是相互混杂的 一般不存在单纯的 快肌或慢 肌 但是在每个人的每块肌肉中 快肌与慢肌运动单位的分布比例是不同的 肌肉中如果快肌纤 维的百分比较高 肌肉收缩速度就较快 Dingpande shenglixueziliao 7 2 肌纤维类型与肌肉力量 肌肉收缩力量与单个肌纤维的直径和运动单位中所包含的肌纤维数 量有关 由于快肌纤维的直径大于慢肌纤维的 而且快肌运动单位中所包含的肌纤维数量多于慢 肌运动单位 因此快肌运动单位的收缩力量明显地大于慢肌运动单位 快肌运动单位百分比较高 的肌肉的力量大于慢肌运动单位百分比较高的肌肉 运动员在完成某一运动时 如果参与工作的 肌肉中快肌纤维百分比较高 则在同样的运动速度下能发挥较大的力量 当肌肉力量相同时能产 生较大收缩速度 3 肌纤维类型与疲劳 快肌运动单位比慢肌运动单位更容易疲劳 是因为慢肌纤维的有氧代谢 潜力较大 慢肌纤维中的线粒体体积大而且数目多 肌红蛋白的含量也比较丰富 周围的毛细血 管网较为致密 快肌纤维和慢肌纤维的电生理学特征 慢肌纤维收缩的潜伏期较长 快肌纤维收缩的潜伏期较短 慢肌纤维收缩时间长 快肌纤维收缩时间短 慢肌纤维的静息电位较小 快肌纤维的静息电位较 大 慢肌纤维的动作电位持续时间长 快肌纤维的动作电位持续时间短 4 代谢特征 1 慢肌纤维的氧化能力明显大于快肌纤维 实验证明慢肌纤维氧化脂肪的能力为快肌的四倍 慢肌纤维中作为氧化反应场所的线粒体大而多 线粒体蛋白的含量也较快肌纤维多 慢肌纤维中 的甘油三酯可比快肌纤维多三倍 另外 慢肌纤维中的毛细血管的数量多于快肌纤维 说明慢肌 纤维的血液供应丰富 慢肌纤维中的肌红蛋白含量也明显大于快肌纤维 这都说明慢肌纤维的有 氧代谢能力大于快肌纤维 2 快肌纤维的无氧代谢能力高于慢肌纤维 快肌纤维中一些重要的与无氧代谢有关酶的活性明 显高于慢肌纤维 运动时不同类型运动单位的动员运动时不同类型运动单位的动员 高耐克等人让受试者用 2 3 最大摄氧量强度运动 发现慢肌纤维中的糖原首先被消耗 继而转向 快肌纤维 甚至当慢肌纤维中的糖元完全空竭时 快肌纤维中还有糖元剩余 当运动强度为 150 最大摄氧量强度运动时 快肌纤维中的糖元首先被消耗 这说明 在以较低强度运动时 慢 肌纤维首先被动员 运动强度较大时 快肌纤维首先按被动员 在运动时运动单位的动员具有选 择性 而且这种选择性与运动强度有密切关系 在运动训练时 采用不同强度训练时 可以发展 不同类型的肌纤维 为了发展快肌纤维的代谢能力 训练计划必须包括大强度的练习 如果要提 高慢肌纤维的代谢能力 训练计划就要由低强度 持续时间长的练习组成 运动员肌纤维组成运动员肌纤维组成 运动员肌纤维的组成具有项目的特点 参加时间短 强度大项目运动员 骨骼肌中快肌纤维百分 比比较从事耐力运动项目运动员和一般人高 相反 从事耐力项目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运动项目 肌肉中的快肌纤维和慢肌纤 维百分比相当 虽然从平均值中可见肌纤维组成有明显的项目特点 但应注意的是 在相同项目 中肌纤维组成的变化范围也是很大的 这意味着肌纤维组成的优势只是取得优异成绩的因素之一 除此之外 运动训练可使人体产生良好适应 肌纤维类型分布同遗传与训练的关系肌纤维类型分布同遗传与训练的关系 关于如何解释不同项目运动员的肌纤维类型分布不同 有两种观点 其一 每个人生来快肌纤维 和慢肌纤维的分布比例就已经确定 而且这种比例是不能通过训练和其他方法得到改变 持这种 观点的人认为 优秀运动员某种肌纤维占优势的现象是 自然选择 的结果 也就是说人的肌纤 维类型组成是先天决定的 只有那些肌纤维组成占优势的运动员才能取得好成绩 其二 运动员 Dingpande shenglixueziliao 8 长时间系统从事某一专项运动训练 可使肌肉结构和机能产生适应性变化 通过训练可导致运动 员肌纤维组成发生适应性改变 即 训练适应 的观点 训练对肌纤维的影响训练对肌纤维的影响 1 肌纤维选择性肥大 萨尔廷发现耐力训练可引起慢肌纤维选择性肥大 速度 爆发力的训练 可引起快肌纤维选择性肥大 2 酶活性改变 肌纤维对训练的适应表现为肌肉中有关酶活性的有选择性增强 运动训练与肌纤维类型的转变运动训练与肌纤维类型的转变 1 骨骼肌纤维类型决定于遗传 训练并不能引起快肌纤维想慢肌纤维转化或慢肌纤维向块肌纤维转 化 2 交叉神经支配可引起肌纤维类型转变 这种假设在动物骨骼肌交叉神经支配实验中得到证实 3 运动训练对肌纤维亚型的影响 目前许多研究证实 耐力训练 阻力训练和速度训练后 型肌纤维的 b 向 a 转化 而在停止训练和肌肉废用后 型肌纤维出现相反变化 即 a 向 b 转化 4 运动训练对快慢肌纤维的影响 运动训练无法引起 型肌纤维向 型肌纤维转化 即慢肌向快 肌纤维转化 而运动训练能否引起 型肌纤维向 型肌纤维转化 还有待于更多实验证实 肌肉力量训练的基本原则肌肉力量训练的基本原则 型肌纤维 1 超负荷原则 所谓超负荷是指肌肉对抗超过平常所遇到的负荷 肌肉或肌群超负荷时 对抗 最大或接近最大阻力 能有效地发展肌肉力量 超负荷可使肌肉得到极大刺激 并产生一定生理 适应 使肌肉力量增加 超负荷并不是超过本人的最大负荷能力 而是指这种负荷超过平时一般 负荷阻力 或超过自己过去已经适应的负荷 2 渐增阻力原则 在训练过程中 超负荷可使肌力增加 使原来的超负荷变成了已经适应的低 负荷 这时如果不增加训练负荷 使之达到新的超负荷 就不能是力量继续增加 要想继续取得 负重训练的最佳效果 就要逐渐增加负荷 使负荷重新成为超负荷 训练效果才能不断地增生 在进行力量练习时 负荷增加一般采用 负荷到 8 训练到 12 3 由大到小原则 是指在负重抗阻训练中 先进行主要由大肌肉群参与的练习 然后进行小肌 肉群的练习 其生理机制 一 当一块肌肉受到训练而增加力量时 身体其它肌肉的力量也会在 一定程度上有所增加 因此先练习大肌肉群 这种相互影响会更加明显 二 小肌肉群容易疲劳 一块肌肉的疲劳在一定程度上也可能对其它肌肉的工作能力有所影响 因此 先练习大肌肉群可 推迟肌肉疲劳的出现 4 专门性原则 包括进行力量练习的身体部位的专门性及练习动作的专门性 换言之 进行负 重抗阻练习时 应包含着直接用来完成动作的肌肉群 并尽可能地模拟其实际的动作结构及动作 节奏与速度 因为不同的专向练习对身体各肌群的要求是不同的 同时力量训练的动作应和实际 运动结构相似或一致 身体部位的专门性和动作结构的专门性 有利于神经系统的协调调节能力 以及肌肉内一系列适应性生理 生化变化 生理学机制 不同肌群甚至同一肌群的不同运动单位 之间应具有一定的神经肌肉协调性 在训练中 不仅肌肉本身会发生变化 神经系统也会发生变 化 在训练中 不仅要注意运动技术的专门性 还要注意 肌群运动时的关节角度 肌肉的收缩 形式 5 合理的训练间隔原则 研究表明 对初次参加运动训练者 隔天训练的效果比每天训练效果 好 训练间隔时间的长短对力量消退速度影响不同 通过力量训练使肌肉力量增加后 如果每隔 Dingpande shenglixueziliao 9 6 周进行一次力量训练 可以使力量的消退的速度大大延缓 如果每两周进行一次力量训练 可 使已获得的力量得到保持 肌肉训练的构成肌肉训练的构成 1 等张训练 等张训练又称动力性训练或向心训练 进行等张训练时 肌肉没有静力紧张 肌肉的收缩与放松 交替进行 在肌肉力量增长的同时 肌肉群的协调能力也会得到提高 1 训练负荷 力量训练的负荷应与运动项目特点相适应 5 RM 的负荷能使肌纤维增粗 肌肉 体积增大 使肌肉力量速度都得到发展 适应于举重和投掷项目运动员 6 10 RM 的负荷能使肌 纤维增粗 肌肉体积增大 使肌肉力量和肌肉收缩速度都得到提高 但肌肉耐力的增长不明显 适合于 100 米 跳跃等项目运动员 10 15 RM 的负荷可使肌纤维增粗不明显 而力量耐力速度均 有提高 这样负荷适合于 400 米 800 米跑等运动项目 30 RM 的负荷可使肌肉内毛细血管网增 多 肌肉内有关有氧代谢酶的活性提高 因此可有效地改善肌肉耐力 但对力量和速度的提高不 明显 30RM 是用于耐力性运动项目运动员 2 训练的组数和重复次数 一般认为等张力量训练计划由 1 至 3 组和 2 至 10RM 负荷组成经 济 适宜 3 等张训练的频率 每周进行四次训练是能坚持长期训练的最大频率限度 一般认为 要使肌 肉力量明显增加 而又不至于产生慢性疲劳的积累 每周进行三次等张训练最为适宜 2 等长训练 又称静力训练 肌肉产生张力 但长度并不发生变化 从生理学角度 静力练习可使神经细胞持 续保持较长时间的兴奋 有助于提高神经细胞的工作能力 进行训练时 由于局部肌肉持续紧张 对该部位的毛细血管压力增加 使血液循环受阻 从而造成局部缺氧 因此 肌肉的无氧代谢能 力会得到提高 肌红蛋白含量增加 静力练习不能提高肌肉收缩与放松的协调性 1 等长训练的强度和次数 经验证明每周安排 5 次训练课 每次课进行 5 至 10 次最大等长收 缩 每次持续的时间为 5 秒钟是较为适宜的 2 关节角度的特性 进行等长训练时 由于关节角度不发生变化 因此力量增长只在受训练的 关节角度最明显 如果要在整个关节范围内获得等长收缩力量增加 那么训练必须在不同的角度 上进行 而不能只在一个角度上进行 因此 等长训练在实际应用上有一定的局限性 这就是等 长训练可以增加进行训练的某一角度的肌肉力量 而不能发展整个关节范围的力量 而且等长训 练对肌肉快速用力也没有什么良好的作用 甚至有不利影响 训练中运动员可用等长练习关节活 动范围内的某一障碍点 顶点 发展某一力量较差的关节角度 顶点 力量 等长练习的作用大 多发生在训练的早期 要取得最佳训练效果 必须用最大力量练习 并且要持续足够时间 使参 加工作的肌肉募集更多的运动单位 3 等动练习 肌肉进行最大等动收缩时 在整个关节运动范围内都产生最大张力 也称等力练习 等速练习 调节阻力练习 由于等动练习在关节运动的各个角度均受到相应的最大负荷 因此力量的增加明 显 等动训练最大的优点就是在练习中 运动速度可以得到控制 快速等动训练能使快速运动和 慢速运动力量均增加 而慢速等动练习 只能使慢速运动力量增加 由快速等动训练所增加的快 速肌肉耐力大于慢速等动训练所增加的慢速力量耐力 等动训练应遵循下列原则 训练频率为每周 2 4 次 训练持续时间为 6 周或 6 周以上 在训练中 要尽可能使受试者的动作接近运动技术所包含的运动动作 并尽可能使运动速度达到甚至超过受 Dingpande shenglixueziliao 10 试者运动技术中所包含的运动速度 每次训练课应进行 3 组练习 每组最大收缩的次数应为 8 15 次 4 离心练习 进行离心练习时 肌肉在产生张力的同时被拉长 在练习时肌肉交替收缩与放松 但是肌肉收缩 时 表现为肌肉被拉长 而不是缩短 向心练习和离心练习增长力量效果相似 似乎为增加力量 而进行的离心练习 得不到比其他练习更多益处 但同样负荷训练后 离心练习引起的肌肉疼痛 比其他练习明显 5 超等长练习 肌肉在离心收缩之后紧接着进行向心收缩的力量练习 超等长练习是在肌肉先被拉长的情况下进 行向心收缩 肌肉在离心收缩之后紧接着进行向心收缩的所以能产生更大力量 是因为肌肉弹性 组织产生的张力变化以及牵张反射使肌肉收缩加强 等长练习与等张练习利弊的比较等长练习与等张练习利弊的比较 1 等张练习的运动负荷比较容易控制和检测训练效果 2 等长练习和等张练习可增加力量 要提高运动成绩 采用等张练习可得到比等长练习更好 的训练效果 在超负荷训练中 采用等张练习可比等长练习更有效地增强爆发力 然而 两者增 加力量效果却相似 等张训练对提高运动成绩更有效 3 等张练习较等长练习能更有效地发展肌肉耐力 而等张练习后疲劳的消除较等长练习快 4 等长练习仅在关节运动范围内的某一点产生明显力量增长 在其他位置 力量增长不明显 而等张练习则可以在整个关节运动范围内均产生力量增加 等张练习与等动练习利弊比较等张练习与等动练习利弊比较 快速的等动练习可使肢体在各种速度运动时的肌肉力量都得到较大增长 等动练习能使运动成绩 比等张练习有较大提高 这意味着等动练习能使参与同训练模式相似的运动的肌肉力量和速度得 到较大提高 而且 等动练习引起的肌肉疼痛较等张练习轻 等动练习优于等张练习 动作电位 正常肌纤维在静息状态下 肌纤维膜内外存在 60 90 毫伏左右的电位差 膜内为负 膜外为正 这一电位差就是静息电位 肌纤维兴奋时 膜电位的极性会发生偏转 变为膜外负 膜内正 而且产生可传导扩布的电位变化 这个电位变化称作动作电位 肌电图的应用肌电图的应用 1 利用肌电图测定神经的传导速度 2 利用肌电图研究肌肉疲劳 1 肌肉等长收缩至疲劳的研究过程中 在一定范围内 肌电幅值 随着肌肉疲劳程度加深而增加 2 在研究肌肉持续工作至疲劳过程中发现 随着疲劳程度加深 肌电信号的平均功率频率降低 肌肉工作负荷越大 疲劳程度越大 平均功率频率的减少明显 运动单位募集假说 运动单位同步活动假说 运动单位动作电位的传导速度减慢假说 肌内压 增大假说 3 利用肌电图评价肌力 当肌肉以不同的负荷进行收缩时 其肌电信号的积分值同 肌力成正比 即肌肉产生张力越大肌电信号的积分值越大 第三章第三章 运动对心血管功能的影响运动对心血管功能的影响 运动员心脏增大 心壁增厚是运动训练的良好反应 对提高心脏泵血功能和增加身体有氧代谢能 力都是十分重要的 试述运动对心脏形态 机能影响试述运动对心脏形态 机能影响 从事不同类型训练的运动员心脏的从事不同类型训练的运动员心脏的形态结构形态结构特点 简述运动员心脏的心态特征 特点 简述运动员心脏的心态特征 经过长期系统训练的运动员 不论是耐力性和力量性运动员的心脏总体积指数全部显著大于物训 Dingpande shenglixueziliao 11 练的普通人 但不同类型运动员的心脏增大有其各自不同特点 耐力性运动员表现出全身增大趋 势 不仅左心室容量和心室壁厚度有所增加 而且右心室腔也显著扩大 而力量性运动员增大和 左室增大有关 并以左心室肌肥厚为主 而左右心室扩大都不明显 目前研究结果具体归纳如下 1 耐力性项目运动员左室腔扩大 左室壁不变 力量性运动员则左室壁增厚而室腔未见增大 2 力量组室壁增厚而腔不变但耐力组不仅室腔增大 而且室壁也增厚 3 力量组左室肥厚明 显 伴随轻度腔扩大 耐力组左室腔扩大明显 伴随轻度室壁增厚 从事不同类型训练的运动员心脏的从事不同类型训练的运动员心脏的机能机能特点特点 耐力性训练引起的心脏血流动力学变化是增加心脏的前负荷 即容量负荷 因为在进行耐力训练 时 参加工作肌肉的节律性舒缩和呼吸的加快 加深 加强了 肌肉泵 和 呼吸泵 的作用 具有促进静脉回流的效应 力量性训练引起心脏血流动力性变化是增加了心脏的后负荷 即压力 负荷 因为在进行力量训练时 工作肌肉的强烈收缩 带有静力性用力的特征 压迫了外周血管 因此具有增大心脏排血阻力的作用 耐力运动员的心脏扩大和心肌肥厚 对增加耐力训练时心脏 泵血量 提高机体的有氧能力是有利的 力量运动员左室心肌肥厚 对克服力量练习时增大外周 循环阻力 加强心脏排血功能 保证工作肌肉的供血液也是有利的 经过系统训练引起的心脏结构功能的改变 是对训练的一种适应性反应 如果停训后 原来训练 时对心脏刺激消失了 心脏的结构和功能便会发生相应的变化 运动员心脏结构变化是可逆的 其中左室内径比左室壁厚度的变化速度快 并且运动员心脏形态在全年不同训练季节变化相当缓 慢 运动训练对心血管系统的影响运动训练对心血管系统的影响 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 是经过长期训练后心功能改 善的良好反应 可将窦性心动徐缓作为判断训练程度的参考指标 2 运动性心脏肥大 运动性心脏肥大 外形丰实 收缩力强 心里储备高 是对长时间运动负荷 良好反应 3 心血管机能改善 安静时运动员心率较低 每搏输出量较大 当剧烈运动时 心率达到最高时 其每搏输出量比非运动员增加幅度更大 运动员的每搏输出量增加是心脏对运动训练的适应 此外 经过训练心肌微细结构会发生改变 心肌纤维内 ATP 酶活性提高 心肌肌浆网对该粒子储 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 使 心肌收缩力增强 运动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最大潜力 充分动员心力储备 运动后恢复期 也就是说运动机能变化很大 但运动一停止就能很快恢复到 安静时水平 运动对心脏超微结构影响运动对心脏超微结构影响 经过系统的耐力训练可使心肌重量增加 肌纤维增粗 肌节变长 肌球蛋白显著增高 心肌毛细 血管增生和闭合的毛细血管开放共同致使毛细血管供血增多 细胞器的改变以线粒体最明显 心 肌供能增加 ATP 酶活性增强 而短时间的训练在心肌纤维和粗 细肌丝均无明显变化时 即可 见线粒体肌质网摄 Ga2 能力增强加强了心肌收缩和舒张机能平衡 超负荷运动 心肌代偿性肥大的同时 线粒体肿胀 嵴断裂 进而有肌丝紊乱 粗丝减少 最终 导致肌丝断裂 解聚等变性坏死现象 超负荷剧烈运动下的心肌状态 可能和心肌局部缺血再灌 Dingpande shenglixueziliao 12 注后氧自由基对心肌损伤病理过程相似 在剧烈运动时 能量的大量消耗促使自由基的酶活性 儿茶酚胺与肌红蛋白的增多等因素也均可使自由基增加 活化氧通过奇电子同细胞成分反应 导 致蛋白变性 膜脂质过氧化和超化因子形成 使酶表失活性和膜通透性异常 从而构成损伤心肌 的一个重要原因 运动员安静时出现的心博徐缓机制运动员安静时出现的心博徐缓机制 1 心率和心博量在影响心输出量的比重上变化 优秀运动员安静时心肌收缩力量增加导致的心搏 量增大时产生心动徐缓的主要原因 心搏量增加通过反馈作用可能使传向心脏的神经冲动减少 造成心率减慢 一般认为是长期训练导致心交感神经张力降低和迷走神经张力增高结果 2 支配心脏的神经张力的变化 运动员安静时出现心博徐缓是交感神经和迷走神经对心脏窦房结 的控制关系发生了变化 一般情况 交感神经与迷走神经对窦房结的作用的比例 25 50 而经过 训练可使这种比例关系改变为 15 45 也就是说 训练使交感神经和迷走神经的张力都有所下降 而以交感神经张力下降更为明显 从而使心率降低 3 支配心脏的神经敏感性变化 迷走神经冲动敏感性增加才使心动过缓 较高的敏感性和迷走影 响加强可能是互相补充的 运动时心输出量变化运动时心输出量变化 1 心输出量 心脏每分钟向循环系统中射出的血量称为心输出量 Q 它取决于每次心跳射出的 血量 SV 和每分钟的心跳次数 HR Q SV HR 由于在大多数练习和运动中要克服的大负荷的 体重 因此 进行最大工作时女子在氧利用方面是有利的 男子体重大于女子 2 心输出量的调节 在运动开始前 支配血管和心脏的交感神经兴奋就已使进入体循环的血液增 加 并同时使心率增加 运动开始时 心输出量在早期快速地增加 主要是由于血液从内脏器官 和不工作肌肉转移到外周循环中 运动时 骨骼肌等细胞代谢增强 这些组织细胞的耗氧量增加 所以生理学中都以机体耗氧量来衡量运动强度 运动时血液循环系统适应性变化归根结底是增加 心输出量以满足肌肉组织对氧的需求 同时运走代谢过程中产生的代谢产物 在一定的范围内 肌肉运动时的心输出量与机体耗氧量成正变关系 而且 运动时的心输出量的增加有性别差异 在同样耗氧水平 女子的心输出量比男子多 5 10 这是因为女子血液中血红蛋白较男子低 5 10 所以这是一种弥补血红蛋白较低的一种代偿机制 运动时心输出量的增加是通过心率加快 或增加每搏输出量两方面来实现的 1 每搏输出量的控制 调节 SV 主要有两个机制 其一是进心脏的血量 其二是植物神经系统兴奋的程度 每搏输出量的内源性控制 内源性因素对 SV 的控制包括血量对心脏机能影响 研究证明 在安静时和运动中 心脏舒张末期 容积是相对不变的 运动中 SV 的增加就是由收缩期收缩力量增大造成的 心脏射出的血量或 SV 特别取决于收缩期左心的收缩力量和舒张末期的心室容积 由于 SV 和静脉回流量必须相等 所以 一个增加必然使另一个增加 由于心室容积没有显著增大 但心室壁受到更大的张力 牵拉了心 肌纤维 结果使收缩力量大增最终效果是 SV 增多 每搏输出量的外源性调节 SV 的外源性控制指植物神经系统对心脏活动的神经调节 研究表明 如果没有交感神经刺激 身 体工作能力将大受影响 当交感神经系统的加速神经刺激时 心房和心室的收缩力量增大 力量 增大使左心室排空更加完全 SV 增多 2 心率的调节 Dingpande shengli