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运动生理学一、运动生理学概述（一）生理学生理学—研究生物体生命活动规律的科学。微生物生理学植物生理学生理学动物生理学等人体生理学运动生理学绪论目的:掌握运动生理学的概念及任务(二)运动生理学概念人体生理学：研究正常人体生命活动规律的科学.运动生理学：研究人体在体育运动过程中或长期系统的体育锻炼影响下,人体生理活动发展变化的规律,并应用它指导人们合理从事锻炼和科学地进行体育教学或运动训练.是体育科学中一门重要的应用基础理论学科。二、运动生理学的任务1.揭示体育运动对人体机能影响的规律及机理；2.阐明运动训练、体育教学和运动健身过程中的生理学原理；3.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。三、运动生理学在健身和竞技中的应用（一）运动生理的基础研究实验研究法是运动生理学研究的基本方法。1、研究水平1）整体水平研究：脂在整体水平上研究人体在一定的环境条件下运动时，人体各器官、系统之间的相互关系，以及人体各器官、系统对运动的适应过程。如：研究运动时心血管系统的机能变化。2）器官、系统水平研究：研究每个器官、系统在运动中的机能变化过程。如：探讨运动中引起心率、血压等变化的因素及变化特点的研究。3）细胞、分子水平研究：主要研究运动时细胞内各亚微结构的机能，以及各生物分子的特殊理化变化过程。如：研究大负荷对骨骼肌收缩蛋白的结构影响。（二）研究方法1、动物试验法1）慢性实验：在无菌条件下，对健康动物手术，暴露或破坏、摘除要研究的器官后，尽可能按原方法生活，观察其功能变化的方法。2）急性实验急性在体实验：在无痛条件下，剖开动物，对其一两个器官进行实验观察。急性离体实验：从动物体内取某一器官或组织，置于人工生理环境中，对其进行某一功能的观察。2、人体实验法1）运动现场测定法：在运动现场直接对运动者在运动前、运动中及运动后恢复的某生理变化进行测定的方法。2）实验室研究法：受试者按研究者目的设计训练方案，在实验室内用一定器械,训练一定时间，并在训练前、中、后恢复期内，对研究的生理功能进行测定的方法。（三）在健身领域的应用1、健身运动处方2、运动与疾病的防治3、运动与康复4、运动与航天（失重下的肌肉萎缩）等（四）在竞技领域的应用1、运动与脑机能监测（无损伤检测仪）2、运动与疲劳、恢复的研究应用3、运动与运动选材（从遗传基因角度）4、运动与营养5、生物芯片与运动基因特征研究等四、运动生理学的发展和展望（一）发展运动生理学是20世纪初发展起来的学科。当时英国的希尔出版了《肌肉活动》等三本名著，被誉为“运动生理之父”，同时期，苏联的克列斯托夫尼柯甫出版了《运动生理学论文集》。自20世纪50年代以来，北欧的运动生理学研究硕果累累；我国自20世纪40年代开始发展，到50年代末，出现第一次飞跃（二）现状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影响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、运动与免疫机能五、运动生理的若干基本概念（一）人体功能活动的调节1、神经调节神经调节：由神经系统的活动调节生理功能的调节方式。调节特点：快速、短暂、精确调节基本方式：反射反射：在中枢神经系统参与下，机体对环境变化的适应性反应调节结构基础：反射弧反射弧组成：2、体液调节体液调节：某些特殊的化学物质经血液运输调节机体的生理功能的调节方式。调节特点：缓慢、广泛、持久调节方式：主要是激素效应器传出N纤维中枢传入N纤维感受器非条件反射条件反射全身体液调节局部体液调节3、自身调节自身调节：指组织和细胞在不依赖于外来的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。调节特点：范围较小、不十分灵敏4、反馈、前馈1）反馈的概念反馈：在活动中，感受器将信息传入中枢，经处理后发放到效应器，同时，效应器也有信息回送到中枢。效应器回送信息的过程。反馈信息：效应器回送到期中枢的信息。反馈调节：效应器的反馈信息对中枢的调节反馈作用包括正反馈和负反馈（含前馈）2）反馈控制系统在控制系统中，控制部分不断受受控部分的影响，即受控部分不断有反馈信息返回输入给控制部分，并改变它的活动。控制方式：双向性（分：正反馈、负反馈）反馈控制系统分为比较器、控制部分和受控部分三个主要环节3）前馈在调控系统中，有时干扰信息在作用于受控部分引起输出效应发生变化的同时，还可以直接通过受控装置直接作用于控制部分，这种干扰信息对控制部分的直接作用称为前馈。特点：双通路5、反应与适应反应:生物体受到刺激时，其新陈代谢及外部表现发生相应的改变。适应：生物体长期系统受到同一刺激后，其结构、功能和形态发生持久性的变化。6、稳态:内环境的理化特性查对稳定，并不是凝固状态，且各种物质不停地转换的动态平衡。长期系统训练，可提高稳态的维持能力，也能提高机体对稳态改变的耐受能力。第一章运动的能量代谢目的要求:掌握三大供能系统的特点掌握运动中能量代谢变化的特点第一节生物能量学概要第二节运动状态下的能量代谢第一节生物能量学概要一ATP与ATP稳态（一）ATP分解—放能人体活动的直接能量来源于ATP分解供能，ATP是机体内可迅速直接利用的化学能形式，这种能量转化部位在肌球蛋白横桥与肌动蛋白的结合点.ATP⇋ADP+Pi+Q（7~12Kcal）（二）ATP稳态ATP在肌肉中含量很少（约5~7mmol•L-1M），在不断分解时又需不断合成。ATP通过糖、脂肪、蛋白质的有氧氧化过程，经脱氢、传递电子给氧生成水，释放能量，或CP分解释放能量，使ADT转化为ATP，保持ATP含量的相对稳定。（三）机体能量的利用ATP分解与再合成是高能键在活细胞内的不停断裂与再连接。其产生约的能量60%迅速转化成热能散发维持体温恒定，约40%转化成“自由能”贮于ATP，供机体利用。二、能源物质的消化与吸收（一）消化与吸收1、食物的消化（1）消化：食物在消化道内被分解为小分子的过程。机械性消化或物理性消化：通过消化道肌肉的舒缩活动，将食物磨碎，并使之与消化液充分混合，并将食物不断地向消化道远端推送。化学性消化：通过消化腺分泌的消化液来完成，消化液中所含的各种消化酶能分别将糖类、脂肪及蛋白质等物质分解成小分子颗粒。（2）消化的过程•口腔内消化•胃内消化•小肠内消化•大肠内消化①口腔内消化物理消化：咀嚼和吞咽食物（主要形式）化学消化：唾液淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖。②胃内消化☆化学性消化胃液的性质、成分和作用性质：无色，pH0.9～1.5是体内pH最低的液体分泌量：1.5～2.5L/日成分：盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子和HCO3-等无机物蛋白质蛋白示、蛋白胨、多肽盐酸作用:激活胃蛋白酶原，并为此酶提供酸性环境入肠后，促进小肠液等分泌及Fe2+、Ca2+吸收杀菌作用胃蛋白酶☆机械性消化⒜胃容受性舒张：在咀嚼吞咽时→反射性胃扩张（可使空腹时50ml→1.5L，具有暂时容纳和贮存的作用）⒝蠕动：食物入胃5min后，胃以中部开始出现有规律的肌肉收缩，并向幽门推进。（具有混合食物利于消化，并搅拌、推送等作用）胃排空—食物由胃排入十二指肠的过程。液体›固体糖›蛋白质›脂肪水排空时间约10~15min混合食物排空时间约4~6h一般情况③小肠内消化★化学性消化1）.胰液胰液为无色透明的碱性液体pH7.8～8.4，渗透压≈血浆胰液呈间歇性分泌,分泌量约为1～2L/每日。胰液是消化液中最重要的一种消化液。(1)水和碳酸氢盐(2)碳水化合物水解酶：胰淀粉酶(3)脂类水解酶：胰脂肪酶(4)蛋白质水解酶：主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶2）.胆汁胆汁内不含任何消化酶(1)胆盐:促脂肪消化:乳化脂肪、增加酶作用面积促脂肪吸收:与脂肪形成水溶性复合物促脂溶性Vit吸收:促胆汁的自身分泌:肠--肝循环(2)胆固醇:正常时，胆固醇与胆盐的浓度呈一定的比例，若胆固醇↑→胆石症。(3)胆色素:3）.小肠液弱碱性液体，pH≈7.6。渗透压与血浆相等。分泌量大(1～3L/日)特点酶种类多持续分泌小肠液的成分和作用:(1)中和胃酸,保护十二指肠粘膜免遭胃酸侵蚀。(2)稀释肠腔内容物，利于吸收。(3)肠激酶能激活胰蛋白酶原变为有活性的胰蛋白酶。(4)肠淀粉酶能水解淀粉成为麦芽糖。(5)多种消化酶进一步消化水解食糜。小肠消化较特殊：主要在小肠上皮细胞内进行★机械性消化⒜紧张性收缩：加速肠内食物混合及转运；⒝分节运动：由环形肌节律收舒，把食糜不断分割，利于消化、吸收；⒞蠕动：由环形肌和纵形肌收舒完成，主要向下推送，速度很慢（1~2cm•min-1）停留3~8h④大肠内消化无重要的消化作用，主要吸收水、贮存消化残渣分节运动蠕动2.吸收（1）吸收的概念：吸收：经过消化的食物，透过消化道粘膜，进入血液和淋巴循环的过程。(2)吸收的部位食物在口腔及食道内不被吸收。胃所吸收的食物也很少，只吸收酒精和少量水分。小肠是吸收的主要部位，一般认为，糖类、脂肪和蛋白质的消化产物大部分在十二指肠和空肠吸收，回肠能够吸收胆盐和维生素B12。大肠主要吸收水分和盐类，结肠可吸收其肠腔内80%的水和90%的Na+及Cl-。(3)小肠吸收的特点小肠吸收的有利条件：①面积保证：长5～6米＋皱褶＋绒毛＋微绒毛→200m2；②设备保证：酶多＋转运工具＋运输途径；③时间保证：停留时间长，约3～8h；④动力保证：绒毛伸缩具有唧筒样作用。葡萄糖、氨基酸和短链脂肪酸吸收后进入血液；而长链脂肪酸吸收后进入淋巴液。三生命活动的能量来源（一）糖代谢1．糖在体内的存在形式人体内糖类主要以人体的糖以血糖、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。血液中的葡萄糖又称血糖，正常人空腹浓度为80~120mg%（4.44~6.66mmol/L）。糖原贮备形式葡萄糖运输形式肝糖原肌糖原2.糖在体内的分解代谢(1)糖的有氧分解指糖原或葡萄糖在有氧条件下，氧化成CO2、H2O并释放能量的过程。在细胞质和线粒体内完成。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乙酰CO-A→三羧酸循环→CO2+H2O+ATP1molGlucose→38molATP(2)糖酵解指葡萄糖和糖原在不需氧的情况下，分解生成乳酸并释放能量的过程。在细胞质内进行。是机体在缺氧时，唯一能供能方式。糖原→葡萄糖→丙酮酸→乳酸+ATP3糖原贮备与运动能力1）肝糖原贮备与运动能力长时间运动→→血糖↗→→节省糖原利用，减少脂肪、蛋白质供能比例→→提高运动能力，延缓运动时间2）肌糖原贮备较稳定正常情况下，肌糖原贮备较稳定，大量摄入糖不能提高其贮备量，只有高糖膳食和耐力运动结合→→引起糖原超量恢复→→才能提高贮备量。3）肌糖原贮备与运动能力不能说机体内肌糖原贮备越高就一定能提高运动成绩，由于葡萄糖进入细胞或合成糖原后，不能再扩散出细胞，并且运动肌肉不能利用非运动肌肉的糖原。4)提高肌糖原贮备的途径合理膳食与适宜运动训练相结合是提高机体糖原贮备的有效途径。(二)脂肪代谢1．脂肪的储存与动员⑴脂肪动员：脂肪细胞中的脂肪在激素敏感脂肪酶的作用下，分解为脂肪酸和甘油，释放入血，供组织利用的过程。⑵脂肪贮存：脂肪细胞摄取血中过多的FFA，与甘油结合成甘油三酯贮存起来的过程。正常情况下，脂肪细胞中脂肪合成与分解是动态平衡的。⑶脂肪细胞代谢的意义：①当体内能量来源充足时，能量以脂肪形式贮存；②在饥饿状态或糖供不足时，经脂肪动员分解成脂肪酸和甘油，供机体能量2.脂肪的氧化分解供能脂肪→动员→FA→活化→脂酰CO-A→入线粒体→β-氧化→乙酰CO-A→三羧酸循环→但在肝细胞内不能完全分解脂肪，生成酮体在长期饥饿、剧烈运动时，脂肪动员↗→酮体↗→骨骼肌利用酮体↗→节省糖供脑组织利用。CO2H2OATP乙酰乙酸β-羟丁酸丙酮3.运动中脂肪代谢与糖代谢比较的特点1）动员慢：FFA动员一入血液较慢，在体内糖原贮备降低的情况下，才成为主要供能物。2）耗氧量大：脂肪分子中碳原子多而氧原子少，则氧化时要消耗较多的氧。3）能效率低：脂肪