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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昀基本生命活动过程，即机体与外界环境之间的物质物质转换和能量转换过程。为昀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.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.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：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：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，肌细胞昀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。即引起兴奋的昀小刺激强度。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昀高的肌纤维收缩，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，当刺激强度达到昀适宜状态时，肌肉可产生昀大收缩。（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，肌肉用力昀大的一点为顶点。顶点状态下肌肉收缩的杠杆效率昀差，故此时肌肉可达到昀大收缩。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昀大张力；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：离心收缩力量昀大。牵张反射、肌肉成分（弹性、可收缩成分）产生昀大阻力——产生昀大张力向心收缩：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