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运动生理学（本科）教学要点绪论重点:运动生理学的基础概念。一、任务、研究对象与方法1、概念：运动生理学：是研究人体在一次运动练习（急性运动）或反复运动（长期运动训练或长期锻炼）中的功能发展变化规律的科学。2、学习运动生理学的任务：（1）人体功能活动发生变化和产生这些功能变化的原因。（2）合理健身、科学教学和训练。（3）评价各项功能的测试方法以及教、科研。3、研究对象：正常人体，内容是在运动中的反应和适应。4、研究方法：（1）人体实验和测定法＊运动现场测定：易受各种因素的影响。＊实验训练法：按照一定的研究目的而设计。＊功能测定与评定：按不同人群，在同一条件下进行的功能测定。（2）动物实验法二、运动生理学在健身和竞技中的应用（一）运动生理学在健身领域中的应用以前主要体现在对人体在运动中的应激反应、运动时肌肉收缩与心肺功能等方面的研究应用，现在逐渐发展到针对不同人群（如：儿童、老人、孕期等人群）及特殊个体（慢性疾病患者等人体）进行科学健身指导的健身运动处方研制。（二）运动生理学在竞技领域的应用主要体现在机能疲劳与恢复、运动营养补剂、运动选材、训练监控等方面的应用。三、运动生理学的若干基本概念（一）稳态与调节1、内环境：是指机体内的细胞外液；如：血浆、淋巴液、组织液等。2、稳态：是指机体能在一定的环境变化范围内保持机体内环境的相对稳定。如：温度、酸碱度、O2与CO2分压差、渗透压等的相对稳定；要保持内环境的稳态和对环境的适应必须由人体内的三种调节机制相应调整才能完成，即：神经调节，体液调节以及器官、组织、细胞的自身调节。（二）兴奋与兴奋性1、兴奋：是指活组织在刺激的作用下所产生的一种可传播的、伴有电活动变化的反应过程。＊常见能兴奋的组织是肌肉、神经、腺体等；不能兴奋的组织主要有骨组织、毛发等。2、兴奋性：组织能够产生兴奋的能力或特性，叫兴奋性。3、刺激：能引起机体兴奋的各种因子叫刺激，最小值称阈刺激或阈强应；各种刺激必需具备三个条件：①强度②时间③强度与时间的变化率。（三）反应与适应1、反应：是指在不同的环境或运动条件刺激下，细胞或机体的内部代谢和外部表现所发生的暂时性，应答性功能的变化。2、适应：是指机体随其所生存环境的变化而发生相应变化的能力与特性。（四）反馈与前馈1、反馈：是指机体在机能调节过程中，调节系统与被调节的器官之间存在着环形的闭合联系，称反馈调节或反馈作用；分为：正反馈和负反馈。2、前馈：是指预先发出纠正信号，使调节具有预见性。第一章运动的能量代谢重点：1、肌肉收缩时的能量代谢。2、体育运动与三种供能系统间的关系。一、基础常识1、新陈代谢是生命活动的最本特征，包括同化作用与异化作用两方面。2、能量代谢：在人体进行新陈代谢过程中，在进行物质代谢的同时伴随着能量的释放、转移和利用，称为能量代谢。3、ATP（三磷酸腺苷或称腺苷三磷酸）是细胞内能量的获得、转换、储存和利用等环节的关系纽带；在分解代谢时，动物细胞主要在线粒体获取转换的能源物质ATP，ATP是一种既是能量受体又是能量供体的物质。二、ATP的分解释能与生成和稳态1、ATP的分解释能反应式：ATP≒ADP+Pi+E（能量）2、ATP的生成和稳态ATP的代谢水解产物ADP、AMP、Pi是再合成ATP的效应剂，首先是CP（PCr）（磷酸肌酸）的高能磷酸键转移至ADP合成ATP，其次是糖的无氧酵解和有氧氧化的合成ATP，一旦细胞中的ATP合成不能满足生命活动的需要，机体会迅速出现疲劳状态。能量反应方式如下：CP(PCr)+ADP≒C（肌酸）+ATP糖在无氧条件下+ADP+Pi→乳酸+ATP糖或脂肪在有氧条件下+O2+ADP+Pi→CO2+H2O+ATP三、生命活动的能量来源1、糖：机体所需能量的50%—70%来自糖，1g糖在体内完全氧化可释放约4kcal；体内糖的存在形式主要有血糖、肌糖原和肝糖原三种，其来源一是食物供给，二是体内的糖异生。2、脂肪：脂肪是细胞能量的主要储存形式，1g脂肪在体内完全氧化可释放约9.5kcal。3、蛋白质：1g蛋白质在体内完全氧化大约释放4.3kcal的热量。注：1kcal=4.184kJ；1KJ=0.239Kcal四、能量代谢（一）基础代谢1、概念:基础代谢（BMR）：是指人体在清醒、静卧、空腹和20℃左右的环境温度等条件下的能量代谢率。2、计算方法基础代谢BMR（KJ）＝体表面积BSA（㎡）×基础代谢率BMR（KJ·㎡-1·h-1）×24(h)我国体表面积（㎡）＝0.00607×身高（cm）＋0.0127×体重（kg）－0.0698国际通用公式（㎡）＝0.0061×身高（cm）＋0.0128×体重（kg）－0.1529我国正常人的BMR平均值如下：（单位：KJ·㎡-1·h-1）年龄:11-1516-1718-1920-3031-4041-5050以上男性:195.5193.4166.2157.8158.7154.1149.1女性:172.5181.7154.1146.4142.4142.4138.6（二）人体的总能量代谢1、概念（1）氧热价：营养物质氧化时，每消耗1L的氧所产生的热量，称该物质的氧热价。（2）呼吸商（RQ）：把机体在同一时间内产生的CO2与消耗的O2量的比值称为呼吸商。即：RQ=CO2÷O22、计算方法第一步：先算呼吸商→查表→得出氧热价第二步：用耗氧量×氧热价=产热量3、三种能源物质的参数比较能源物质氧热价（KJ·L-1）呼吸商糖20.91.00脂肪19.70.71蛋白质18.80.80（三）运动时的能耗量计算方法公式一：能耗量（E）＝〔相对代谢率（RMR）＋1.2〕×〔基础代谢率（BMR）×体表面积（BSA）÷60〕×T(min)单位：kcal注：相对代谢率（RMR）＝运动时净能耗量/基础代谢率也可用心率计算：男：RMR＝0.072×心率－5.608；女：RMR＝0.065×心率－4.932。公式二：能耗量（E）=｛〔运动强度（METs）－1〕×3.5×体重（kg）÷200｝×运动时间（min）单位：kcal五、能量代谢对急性运动的反应（一）三大供能系统1、ATP—CP供能系统（又称磷酸原供能系统）ATP在骨骼肌里的含量仅约25mmol/kg干肌，运动时ATP的浓度不会出现较大的变化幅度，一般仅降低30—40%；CP含量约为70—80mmol/kg干肌，CP分解速率快，6—8妙就能迅速耗竭。2、糖酵解供能系统运动骨骼肌对氧的需求不能满足时，就要靠糖在无氧的条件下酵解来提供或补充能量供给；这一供能过程的功能输出低于磷酸原系统，但再合成ATP的总量高于前者。由于供能的同时会产生乳酸，抑制糖酵解酶的活性，使ATP的再合成逐渐变缓，机体将很快出现疲劳。3、有氧氧化供能系统糖或脂肪在有氧的情况下合成ATP供能，有氧代谢的功率输出最低，但能提供的能量最多，因而可以长时间运动。（二）急性运动中能量代谢的整合1、急性运动时，各能量代谢系统对能量供应的参与并非以顺序出现，而是相互协调、整合，共同满足运动需要。2、任何一项运动项目，有氧和无氧代谢系统都要提供一定的ATP，只不过提供的比例不同。（三）各项运动代谢供能的百分比(看课本149页)六、能量代谢对慢性运动的适应长期从事某一类运动训练或运动锻炼，会使体内对这类运动需求高的能源物质储备提高外，还能使其系统的能量代谢的调节能力和运动后恢复过程的代谢能力也相应加强，其使机体内这一能量系统比其他能量系统更发达，那么这一系统供能占优势的人对这类运动也就更加适应。作业：分析比较三种基本能量系统的特点。第二章肌肉的活动重点：肌肉的特性、类型与运动能力。一、肌肉的特性1、肌肉的基本单位是肌纤维，每块肌肉都是一个器官。2、肌肉的物理特性（1）伸展性：外力作用→被拉长。（2）弹性：外力消失→恢复原态。（3）粘滞性：分子之间的相互摩擦产生的阻力。注：肌肉的物理特性受温度影响。3、肌肉的生理特性（1）兴奋性：在刺激的作用下，产生兴奋。阈强度：是指在一定刺激作用时间和强度—时间变化率下，引起组织细胞兴奋的最小刺激强度，又称阈值；这种临界强度称阈刺激（阈刺激与时间和变化速率呈反比关系）。（2）收缩性：由于兴奋而产生的收缩现象。二、肌肉的收缩形式肌肉的动力来源于收缩，表现出长度或/和张力的变化，实现肌肉的收缩与舒张。这一过程主要包括兴奋在神经—肌肉接点的传递，肌肉兴奋—收缩耦联和肌细胞的收缩与舒张这三环节。三、肌肉工作的特征肌肉的工作分为动力性和静力性两种形式。（一）动力性工作1、缩短收缩（又称向心收缩）：肌肉收缩所产生的张力大于外加阻力→肌肉缩短→消耗能量做正功→绕骨杠杆做向心运动→实现各种加速动作或位移运动；分为非等动收缩（等张收缩）和等动收缩（等速收缩）两种形式。（1）非等动收缩（等张收缩）由于受到关节杠杆因素的影响，关节角度不同，所需产生克服外界阻力也不相同；如肱二头肌在关节角度为115°—120°时最大，关节角度为30°时最小。（2）等动收缩（等速收缩）是指随着关节角度的变化，外界阻力也随着改变，始终保持肌肉克服外界的张力恒定不变。2、拉长收缩（又称离心收缩）：肌肉收缩所产生的张力小于外力时→肌肉被拉长→消耗能量做负功→绕骨杠杆做离心运动→起着制动减速和克服重力等。（二）静力性工作1、等长收缩：肌肉收缩所产生的张力等于外力时→肌肉长度不变→消耗能量不做功→起支持、固定和保持某一姿势的作用。四、肌肉收缩的力学特征1、肌肉收缩的张力与速度关系：呈反比。2、肌肉收缩的长度与张力关系：产生最大的张力需要适宜的初长度。3、影响肌肉力量的主要因素（1）单个肌纤维的收缩力（约为100—200mg）。（2）肌肉中肌纤维的数量和体积。（3）肌肉收缩前的初长度。（4）中枢神经系统的机能状态。（5）肌肉对骨骼发生作用的机械条件。4、肌肉的做功、功率和机械效率（1）做功：W=F（力）·S(距离)·cosa（cosa为F和S之间的夹角)（2）功率：P=W（功）/t（时间）=F（力）·V（速度）（3）效率：N=W（功）/E（总耗能）五、肌纤维的类型、形态、代谢与生理特征（一）类型1、根据肌纤维的收缩特性可分为：（1）慢肌（ST）：又称I型纤维。（2）快肌（FT）：又称II型纤维；分为3种亚型：＊快A(IIA)：收缩速度同快肌，但代谢上兼有快、慢两肌特征。＊快B(IIB)：典型的快肌纤维。＊快C(IIC)：尚未分化的肌纤维。2、从颜色上又可把慢肌称为红肌，快肌称白肌。3、从在机体中担负的工作性质又可把慢肌称为紧张性运动单位，快肌称为时相性运动单位。（二）形态学特点1、快肌纤维直径较慢肌纤维大，肌浆网发达，肌浆网摄取Ca2+离子的速度大于慢肌纤维，支配的是大运动神经元；每一块运动单位所含的肌纤维数量多（300—800根）。2、慢肌纤维线粒体的数量较快肌纤维多，而且直径大，毛细血管比快肌纤维多，支配的是小运动神经元；每一块运动单位所含的肌纤维数量少（10—180根）。（三）代谢特征1、由于快肌纤维中参与无氧酵解过程的酶活性较慢肌纤维高，所以快肌无氧代谢能力高于慢肌。2、由于慢肌纤维中不仅线粒体数量多，而且氧化酶的含量也高，毛细血管丰富，所以慢肌有氧代谢能力高于快肌。（四）生理特征1、收缩速度：快肌纤维收缩速度快于慢肌。2、收缩力量：快肌纤维收缩时产生的力量大于慢肌纤维。3、抗疲劳能力：慢肌纤维抗疲劳的能力比快肌强；但快肌和慢肌纤维的力量—速度关系曲线的总趋向是相同的，即随着负荷的增加，收缩速度减慢。六、两类肌纤维与运动能力（一）两类肌纤维在肌肉中的分配与运动能力1、肌纤维的百分组成：是指慢肌和快肌纤维数量在一块肌肉中所占的百分比；主要受功能、性别和遗传等因素的影响。2、肌肉的最大收缩速度、爆发力，纵跳高度与快肌纤维的百分比和相对面积成正比，而且两类肌纤维的百分组成与专项运动能力存在着密切的依存关系。即：（1）时间短、强度大的项目：快肌百分比占明显优势。（2）耐力项目：慢肌百分比占明显优势。（3）无氧、有氧能力均高的项目：分配接近相等。（二）训练对两类肌纤维的影响1、训练强度对两类肌纤维的募集（1）大强度、时间短的练习：快