第十一章--身体素质的生理学基础

第十一章身体素质第一节力量素质第二节速度素质第五节灵敏和柔韧素质第三节有氧耐力第四节无氧耐力身体素质：概念：人体在肌肉活动中所表现出来的力量、速度、耐力、协调、柔韧、灵敏及平衡等机能能力。影响身体素质的发展水平的因素：肌肉本身的结构和功能特点、肌肉工作时的能量供应、内脏器官的机能以及神经调节能力。∴身体素质是人体各器官系统的功能在肌肉工作中的综合反映。第一节力量素质绝对肌力：指肌肉做最大收缩时所能产生的张力，通常用肌肉收缩时所能克服的最大阻力负荷来表示。相对肌力（比肌力）：指肌肉单位生理横断面积(常以1cm2为单位)肌纤维做最大收缩时所能产生的肌张力。肌肉爆发力：指肌肉在最短时间收缩时所能产生的最大张力，通常用肌肉单位时间的做功量来表示。肌肉耐力：指肌肉长时间收缩的能力，常用肌肉克服某一固定负荷的最多次数(动力性运动)或最长时间(静力性运动)来表示。通常所说的肌肉力量主要是指绝对肌力，它是上述各种肌力形式的基础。一、决定肌肉力量的生物学因素（一）肌肉的形态和结构1．肌肉生理横断面积①肌力与肌肉横断面积成正比。②实验：力量训练100天，上臂肌横面积↑23%，肌力↑92%。屈肌力量与肌横断面积的关系（依猪饲和福永，1968）③运动训练引起肌肉横断面积增加的原因：a.肌纤维增粗：主要因素运动训练→激素和神经调节→蛋白质的合成↑（主要是肌凝蛋白↑）b.运动训练→肌肉结缔组织增厚、毛细血管增生、内含物（肌红蛋白、CP、肌糖原）↑c.肌纤维增殖：待研究因素实验条件肌凝蛋白含量（%）未经训练“速度性”训练“力量性”训练4.706.006.882．肌纤维类型肌纤维类型与肌力关系：快肌纤维%越高肌力越大快肌纤维内含有更多的肌原纤维，无氧供能酶活性高，供能速率快，单位时间内可完成更多的机械功。3.肌肉的结缔组织肌肉的结缔组织指肌肉的弹性成分，力量训练可使这些结缔组织变得粗厚而坚韧，弹性和抵抗力增强。（二）神经调节机能1.神经冲动的频率与运动单位的募集运动单位：指一个α-运动神经元及其所支配的骨骼肌纤维。快肌运动单位和慢肌运动单位。神经支配比：一个运动神经元所支配的肌纤维数量。神经支配比大，神经元支配的骨骼肌纤维数量多不同的运动单位所产生的肌张力亦不同。同样类型的运动单位，神经支配比大的运动单位的收缩力强于神经支配比小的运动单位的收缩力。α-运动神经元运动神经中枢通过改变其发放的神经冲动频率影响肌肉收缩的力量。慢肌运动单位神经元的兴奋性较高，快肌运动单位神经元的兴奋性较低。小阻力负荷运动时，主要由兴奋性较高的慢肌运动单位兴奋收缩完成；随着阻力负荷的增加，兴奋性较低的运动单位亦逐渐被动员，兴奋收缩的肌纤维数量也随之增多。在其他条件相同的情况下，动员的肌纤维数量多少成为影响肌力的主要因素。水平低者：60%肌纤维参与活动水平高者：90%肌纤维参与活动研究证明：20-80%MVC活动，主要靠募集更多的运动单位参与活动。2.相关运动中枢之间的协调机能提高表现：①协调各肌群活动改善主动肌、协同肌、对抗肌间的协调关系，特别是对抗肌放松能力，可显著地增加肌肉收缩的力量。②提高中枢兴奋程度动员尽可能多的运动单位参加工作，力量大小与单个肌纤维收缩力大小有关，与参与活动的肌纤维数量多少有关。发放高频冲动增加强直收缩程度。研究证明：20-80%MVC活动，主要靠募集更多的运动单位参与活动。80%MVC靠中枢增加冲动频率。③增加肌肉同步兴奋收缩的运动单位数量来提高肌肉最大肌力。80%MVC活动时，同步兴奋↑肌纤维收缩时的初长度•肌节最适初长（2.0-2.2m）时，粗细肌丝重叠佳，肌缩速度、幅度和张力最大；•大于最适初长时，粗、细肌丝重叠↓，肌缩速度、幅度和张力↓；•小于最适初长时，粗、细肌丝重叠↓，肌缩速度、幅度和张力虽然↑，但不如最适初长时。年龄与性别肌肉力量随年龄的增加而发生自然增长，通常在20-30岁时达最大。青春发育期前：男肌力女肌力(不显著)青春发育期后：男肌力女肌力（显著）原因：①雄性激素②男子经常参加一些能发展力量和爆发力的体育活动成年男子和女子的绝对与相对力量的比较体重体重大的人一般绝对力量较大。而体重较轻的人可能具有较大的相对力量。随着体重的增加，绝对力量直线增加。当用相对力量表示总体力量时，随着体重的增加，相对力量却下降。体重大的人一般绝对力量较大。而体重较轻的人可能具有较大的相对力量。随着体重的增加，绝对力量直线增加。当用相对力量表示总体力量时，随着体重的增加，相对力量却下降。肌糖原和肌红蛋白含量和毛细血管分布密度也会影响肌肉力量。肌肉力量的可训练因素(一)肌纤维的收缩力研究发现：经过100天的训练后，上肢屈肌的横截面积增加23%时，肌力增长92%。据推算，每1平方厘米肌肉横截面积可产生65公斤力。运动训练→肌原纤维收缩蛋白含量显著↑，肌原纤维增粗，肌细胞内的肌糖原等能量物质大量贮备，有关代谢酶的活性增加等。→肌肉的收缩能力↑。(二)神经系统的机能状态运动训练能有效地提高中枢神经系统的机能水平，从而提高肌肉力量。研究表明：一般人肌肉完成最大随意收缩时，最多有60%-70%的肌纤维同时参与收缩，其主要原因在于一般人的运动中枢兴奋性难以达到足够高的水平，所发出的神经冲动不能使更多的运动单位参与兴奋收缩过程。经过系统的力量训练后，运动员运动中枢同步放电的程度将大大提高，同时参与收缩的肌纤维数量可达到80%-90%甚至更高，最大肌力自然大大增加。(三)肌纤维类型训练是否改变肌纤维类型和数量目前还有争议。早期研究：无论是速度训练还是耐力训练都不会引起肌纤维类型的改变。近期有研究表明：肌纤维间通过亚型的形式有可能出现相互转化。耐力训练：肌纤维的琥珀酸脱氢酶等有氧代谢酶活性、毛细血管网数量和体积、肌红蛋白含量及慢肌纤维面积百分比等增加；速度和力量训练：有关无氧代谢酶活性及快肌纤维面积百分比等增加。功能性肌肉肥大概念：由于运动训练所引起的肌肉体积增大。主要表现：肌纤维的增粗。分类：肌浆型功能性肥大、肌原纤维型功能性肥大(一)肌浆型功能性肥大概念：指肌纤维非收缩蛋白成分的增加所致的肌肉体积增加。表现：肌纤维的非收缩蛋白成分含量如线粒体、肌糖原、磷酸肌酸和肌红蛋白等数量增加。对肌肉最大肌力作用不明显，但可有效地提高肌肉的有氧工作能力和收缩耐力。较小强度长期运动训练→功能性肥大部位：主要是慢红肌(Ⅰ型肌)和快红肌(Ⅱa型肌)肌纤维。(二)肌原纤维型功能性肥大概念：指肌纤维收缩蛋白成分的增加所致的肌肉体积增加。表现：肌纤维中的收缩蛋白含量增多，肌原纤维的体积明显增加。肌肉绝对肌力和相对肌力的显著提高。长期大负荷力量训练→肌原纤维型功能性肥大部位：主要在快白肌(Ⅱb型肌)纤维中。运动形式与强度对肌肉功能性肥大的类型有极为重要的影响。力量性和速度性全力运动→快肌肌原纤维型功能性肥大耐力性运动→慢肌产生肌浆型功能性肥大二、力量训练原则(一)超负荷原则要求：阻力应接近(至少超过肌肉最大负荷能力2/3以上)或达到甚至略超过肌肉所能承受的最大负荷。机制：由于肌肉内各运动单位的兴奋性不同，当阻力负荷较小时，中枢只能调动兴奋性高的运动单位参加收缩，随着阻力的加大，参与收缩的运动单位逐渐增多。足够大的负荷对中枢神经系统的刺激大，能使运动中枢发出更强的信号，从而调动更多的运动单位参加同步收缩，肌肉表现出更大的肌张力。通常低于最大负荷80%的力量练习对提高最大肌力的作用不明显。(二)专门性原则概念：指所从事的肌肉力量练习应与相应的运动项目相适应。分类：身体部位的专门性和练习动作的专门性。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。意义：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和生化变化。运动技术的专门性有时显得更为重要，如卓越的短跑运动员，往往不是优秀的马拉松运动员。在进行专门训练时，练习的动作节奏与速度也要和正式的运动相一致。(三)有序性原则概念：指力量练习过程中应考虑前后练习动作的科学性和合理性。原则：先练大肌肉、后练小肌肉、前后相邻运动避免使用同一肌群。机制：①大肌肉在训练时运动中枢的兴奋面广，兴奋程度高，在提高自身力量的同时，由于兴奋的扩散作用，练习过程对其他肌肉也有良性刺激作用。②大肌肉相对不易疲劳，可延长练习时间，而小肌肉练习容易疲劳，将影响大肌肉练习动作的完成。渐增负荷原则指力量训练过程中，随着训练水平的提高，肌肉所克服的阻力也应随之增加，才能保证最大肌力的持续增长。最大负荷→适应→新最大负荷→适应福克斯(Fox)：“负荷到8，训练到12”实践可：“负荷到10，训练到15”“负荷到15，训练20”“负荷到1，训练到5”有效运动负荷原则概念：指要使肌肉力量获得稳定提高，应保证有足够大的运动强度和运动时间，以引起肌纤维明显的结构和生理生化改变。运动强度和运动时间太小：对身体机能将不产生明显的影响。运动强度和运动时间足够：对身体机能产生运动痕迹和效果，长期的身体机能运动变化最终将导致身体形态结构的一系列变化。靶强度：在运动生理学中，将导致身体产生运动痕迹和效果的最小运动强度。靶心率：靶强度时的心率。通常每次力量训练应有不少于三组接近或达到肌肉疲劳的力量练习，才能使肌肉力量逐渐提高。合理训练间隔原则概念：是寻求两次训练课之间的适宜间隔时间，使下次力量训练在上次训练出现的超量恢复期内进行，从而使运动训练效果得以积累。较小的力量训练在第二天就会出现超量恢复，中等强度的力量训练应隔天进行，而大强度力竭训练一周进行1-2次即可。训练水平高者出现超量恢复的时间较早，超量恢复的幅度较小，其训练间隔应较短；同样进行力竭训练后，高水平者因完成的绝对负荷量大，故其超量恢复较晚出现，超量恢复的幅度较大，持续时间较长，训练间隔时间也应稍长。力量训练的练习方法动力性练习（isotonic/dynamicexercise）静力性练习（isometric/staticexercise）等动练习（isokineticexercise）超等长练习（hyperisometricexercise）电刺激（electrostimulation）三、影响训练效果的因素(一)负重练习的重量（运动强度）分类：绝对强度和相对强度。绝对强度：指机体所承受的物理负荷量(如做了多少功等)，所以又叫做物理负荷强度。优点：简单明了缺点：不能体现不同人之间的体能差异相对强度：根据个人最大摄氧量百分数或最大心率百分值等生理指标来反映某一负荷量对身体的刺激程度，所以叫生理负荷强度。优点：能反映运动者的个人体能水平运动生理学中通常采用生理负荷强度衡量运动强度。最大重复次数(RM)：概念：指肌肉收缩所能克服某一负荷的最大次数。应用：5RM→肌肉粗大、力量↑、速度↑举重、投掷6-10RM→肌肉粗大、力量↑、速度↑100米跑、跳跃10-15RM→力量↑、速度↑、耐力↑400和800米16-30RM→力量↑、速度↑、耐力↑中跑30RM→毛细血管↑、耐力↑长跑(二)练习次数和组数研究表明：初次参加运动训练者，隔天训练的效果比每天训练效果好。每天训练10次，肌肉力量提高47%隔天训练10次，肌肉力量提高77.6%举重等以发展肌肉最大肌力为主要目的的运动，其运动强度应足够大，一般接近或达到肌肉的最大负荷能力，练习组数至少不低于3次，训练频度则可适当减少，每周1-2次即可。以发展肌肉体积线条和爆发力为主要目的的运动如健美，其运动强度应适当降低，但练习组数和频度则相应地增多；以发展肌肉耐力和提高内脏机能水平为主要目的的运动，其运动强度更低，练习次数相应较多，练习频度亦可有所增加。运动量运动量包括运动强度和运动时间两个因素，是二者的乘积。三者之间的关系是：运动量=平均运动强度*运动时间在一段时间如一周或一个月训练的运动总量除了运动强度和运动时间外，还要考虑这段时间的训练频度，即：运动总量=(平均运动强度*运动时间)*训练频度