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教师教案

生理教案

2015-06-30

 

第一章 肌肉的兴奋与收缩

 

 

【本章提要】

本章系统阐述神经肌肉的兴奋性,含兴奋的产生、传导和兴奋在神经肌肉接点的传递,这是完整机体内肌肉收缩的生理学基础;根据肌丝滑行理论着重对肌纤维的收缩过程与机制,以及肌肉收缩的形式和办学特征进行分析;此外,肌肉中结缔组织对肌肉收缩的影响及肌电图在体育科研中的应用也作简要的介绍。

 

 

第一节 神经肌肉的兴奋性和生物电现象

 

 

一、兴奋和兴奋性

1 .生物体具有对刺激发生反应的能力,称为 兴奋性( excitability ) 。兴奋性是神经肌肉最重要的生理特性。兴奋性是神经肌肉最重要的生理特性。

2 . 神经、肌肉和腺细胞兴奋性最高,习惯上将它们称为 可兴奋细胞( excitable cell ) 。

3 .组织细胞接受刺激后,在细胞膜两侧发生一次可传播的电位变化,称 动作电位 。

4 . 兴奋性又特指组织细胞接受刺激具有产生动作电位的能力,而 兴奋( excitation ) 则是产生动作电位本身或动作电位同义语。

二、引起兴奋的刺激条件

刺激是引起组织兴奋的动因。实验表明,任何刺激要引起组织兴奋必须达到一定的刺激强度、持续一定的作用时间和一定的强度一时间变化率。

1 .阈强度( threshold intensity )和阈刺激( threshold stimulus

通常把在一定刺激作用时间和强度时间变化率下,引起组织兴奋的这个临界刺激强度,称为阈强度或阈值。具有这种临界强度的刺激,称为阈刺激,强度小于阈值的刺激为阈下刺激,强度大于阈值的刺激为阈上刺激。

2 .强度时间曲线( strength-duration curve

将引起组织兴奋所需的刺激强度和时间的关系,描绘在直角坐标系中,可得到一条曲线,称强度时间曲线。最低的或者最基本的阈强度,称为 基强度 。

三、兴奋性的评价指标

1 .阈强度是评定组织兴奋性高低的最简易指标。兴奋性与阈强度呈倒数关系。

2 . 时值( chronaxie ) 是以 2 倍基强度刺激组织,刚能引起组织兴奋所需的最短作用时间。兴奋性与时值亦呈倒数关系。

四、兴奋后恢复过程的兴奋性变化

组织兴奋性经历 4 个时期。

1. 绝对不应期( absolute refractory period ) :紧接兴奋之后,出现一个非常短暂的绝对不应期,历时约 0.3ms ,兴奋性由原有水平降低到零,无论测试刺激的强度多大,都不能引起第二次兴奋;

2. 相对不应期( relative refractory period ) :继而出现历时 3ms 的相对不应期,表现兴奋性逐渐上升,但仍低于原来水平,需要高于正常阈值的刺激才能引起兴奋;

3. 超常期( supernormal period ) :接着为超常期,约 12ms ,兴奋性高于原来水平,用低于正常阈值的刺激也可引起第二次兴奋;

4. 低常期( subnormal period ) :然后出现一个长达 70ms 的低常期,最后兴奋性恢复到原有水平。

五、神经肌肉细胞的生物电现象

1 .静息电位( resting potential )和动作电位( action potential

1 )静息电位 安静时存在于细胞膜内外两侧的电位差,称为静息电位。哺乳动物神经和肌肉的静息电位为 -70~-90mV

2 )动作电位 给予神经轴突一次有效刺激,膜内、外的电位差迅速减少有至消失,进而出现正膜外为负。膜电位的这种迅速而短暂波动,称为动作电位。

2 .静息电位和动作电位产生的机制

关于膜电位的产生机制,目前证据比较充分,并为多数学者所接受的是霍奇金( Hodgkin )的离子学说。该学说认为, 生物电的产生依赖于细胞两侧离子分布的不均匀性和膜对离子严格选择的通透性,及其不同条件下的变化,而膜电位产生的直接原因是离子的跨膜运动。

在阐述静息电位和动作电位形成时都提及 膜的离子通道( ion channels of the membrane ) 。现代生理学的研究表明,所谓膜的 离子通道实际上是镶嵌在细胞膜质双分子层上的特异性蛋白质 。

3. 动作电位的传导

兴奋部位和邻近未兴奋部位之间,将由于电位差产生局部电流,使邻近未兴奋部位产生动作电位,依次向两侧推进,进行传导。

4. 局部兴奋

如果刺激的强度小于阈值,虽然不能引起可传播的动作电位,只局限在受刺激的局部范围,故称为 局部反应( local response ) 或局部兴奋。

六、兴奋在神经肌肉接头的传递

神经和肌肉是完全不同的两种组织,两者之间并没有轴浆联系,兴奋何以由神经传递给肌肉?大量的研究已证实,这种兴奋的传递是通过神经肌肉接头装置来实现的。

1 .神经肌肉接头( neuromuscular junction )的结构

神经肌肉接头是指运动神经末梢与骨骼肌相接近并进行信息传递的装置。

神经肌肉接头的结构包括三部分:

1) 接头前膜 ,系与神轴突膜的增厚部分。轴浆中有大量直径约 50nm 内含乙酰胆碱的囊泡。

2) 接头后膜 ,即神经轴突膜相对应的肌细胞膜部分,该处又称 运动终板 。运动终板上有乙酰胆碱受体,它能与乙酰胆碱发生特异性结合。

3) 接头间隙 ,指神经末梢与肌细胞膜的间隙。

2 .兴奋在神经肌肉接头传递的机制

当运动神经元兴奋时,神经冲动沿神经纤维传至轴突末梢,并刺激接头前膜。接头前膜去极化使膜上的 Ca 2+ 通道开放,细胞外液中的部分 Ca 2+ 进入接头前膜,触发轴浆中的囊泡向接头前膜靠近,与前膜融合后释放乙酰胆碱进入接头间隙,乙酰胆碱扩散到接头后膜时与后膜上的特异性受体结合,引起后膜对 Na + K + 等离子通透性改变,接头后膜去极化,形成终板电位,再通过局部电流作用使邻近的肌细胞膜去极化而产生动作电位,实现了兴奋由神经传递给肌肉。另外,间隙 中的乙酰胆碱被终板膜上的胆碱酯酶水解而失活,维持神经肌肉接头正常的传递功能。

2 .兴奋在神经肌肉接头传递的机制特点 :

1 )化学传递 ( 2) 兴奋传递是 1 1 的 ( 3) 单向传递( 4 )时间延搁 ( 5) 高敏感性

 

【学生应掌握的知识点】

兴奋 兴奋性 阈强度和阈刺激 基强度与时值 绝对不应期和相对不应期 静息电位和动作电位 局部电流 神经肌肉接头的超微结构、传递机制与特点

 

 

第二节 肌肉收缩的原理

 

 

一、肌纤维的微细结构

每条肌纤维外面被一层薄膜所包裹,这层薄膜称肌膜,肌膜内有肌浆在肌浆中还充满平行排列的肌原纤维和复杂的肌管系统。原纤维和肌系统是实现肌肉收缩的最重结构。

1 .肌原纤维( myofibril

肌原纤维两相邻 Z 线之间的区域为一个 肌节( sarcomere ) ,肌节是肌肉收缩与舒张的最基本单位。肌节又是由更细的平行排列的粗肌丝和细肌丝组成的。

2 .肌管系统( sarcotubular system

肌管系统指包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结构。在肌肉活动时实现 Ca 2+ 的贮存释放和再和聚。

二、肌肉的收缩机制

1 .肌丝的分子组成

粗肌丝主要由 肌球蛋白( myosin, 又称肌凝蛋白) 分子组成。而分子的球状头部,形成所谓 横桥 。横桥具有两个重要的功能特征:一是有一个能与腺苷三磷酸(即 ATP )结合的位点,同时具有 AIP 酶活性,但这种酶只有横桥与细胞丝连结时,才被激活;二是在一定的条件下,横桥可以和细肌丝相应的位点进行可逆性结构,并出现倾斜摆动,牵引细肌丝向粗肌丝的中部滑行。

细肌丝至少由三种蛋白分子组成。一种称 肌动蛋白( actin, 又称肌纤蛋白) ,占细肌丝蛋白的 60% ,构成细股丝的主体。肌动蛋白与肌丝滑行有直接关系,其上有与肌球蛋白进行可逆性结合的位点,它和肌球蛋白都称收缩蛋白。另二种称 原肌球蛋白( tropomyosin ) 和肌钙蛋白 ( troponin ) ,它们对肌丝滑行起着调节作用,故称调节蛋白。

2 .肌肉的收缩过程

从肌细胞兴奋开始,肌肉收缩的过程应包括三个互相衔接的环节:细胞兴奋触发肌肉收缩,即兴奋 -- 缩耦联;横桥运动引起肌丝滑行;和收缩肌肉的舒张。

1 )兴奋 -- 收缩耦联

兴奋 -- 收缩耦联至少包括三个步骤:动作电位通过横管系统传向肌细胞深处;三联管结构传递信息;纵管系统对 Ca 2+ 的释放和再聚积。

2 )横桥运动引起肌丝滑行

一般认为肌肉收缩的基本过程是: 当肌浆 Ca 2+ 的浓度升高时,细肌丝上对 Ca 2+ 有亲和力的肌钙蛋白结合足够 Ca 2+ ,引起自身分子构型发生变化。这种变化又传递给原肌球蛋白分子,使后者构型亦发生变化,其结果,原肌球蛋白分子的双螺旋体从肌动蛋白双螺旋结构的沟沿滑到沟底,抑制因素被解除,肌动蛋白上能与横桥结合的位点暴露出来。横桥与肌动蛋白结合形成肌动球蛋白,后者激活横桥上 ATP 酶的活性,在 Mg 2+ 参与下,横桥上的 ATP 分解释放能量,横桥获得能量,向粗肌丝中心方向倾斜摆动,牵引细肌丝向粗肌丝中央滑行。当横桥角度发生变化时,横桥上与 ATP 结合的位点被暴露,新的 ATP 与横桥结合,横桥与肌动蛋白解脱,并恢复到原来垂直的位置。紧接着横桥又开始与下一个肌动蛋白的位点结合,重复上述过程,进一步牵引细肌丝向粗肌丝中央滑行。

3 )收缩肌肉的舒张,当刺激终止后, Ca 2+ 与肌钙蛋白结合消除,肌钙蛋白恢复到原来构型,继而原肌球蛋白也恢复到原来构型,肌动蛋白上与横桥结合的位点重新被掩盖起来,肌丝由于自身的弹性回到原来位置,收缩肌肉产生舒张。

三、单收缩和强直收缩

1 .单收缩( single muscle twitch

整块肌肉或单个肌纤维接受一次短促的刺激后,先产生一次动作电位,紧接着所进行的一次机械性收缩,称为单收缩。肌肉收缩分为三个时期,即潜伏期、收缩期和舒张期。舒张期的时间要比收缩期时间长得多,单收缩曲线是非对称曲线。

2. 强直收缩( tetanus

实验时,如果给予肌肉一连串的刺激,只要每次刺激的间隔时间不短于单收缩所需要的时间,肌肉即出现一连串的单收缩。若增加刺激的频率,使每次刺激的间隔短于单收缩所持续的时间,肌肉的收缩将出现融合现象,即肌肉不能完全舒张,为强直收缩。强直收缩有两种。一种在增加刺激频率时,肌肉未完全舒张就产生第二次收缩,肌肉收缩出现部分的融合,称为不完全强直收缩( incomplete tetanus )。另一种,如果继续增加刺激频率,使肌肉在前一次收缩期末就开始和二次收缩,肌肉收缩反应出现完全的融合,称为完全强直收缩( complete tetanus )。人体进行各种运动时,其肌肉收缩都属于完全强直收缩,而强直收缩的持续时间,则受神经传来的冲动所控制。

 

【学生应掌握的知识点】

肌小节 兴奋收缩耦联 肌肉收缩的滑行机制 强直性收缩

 

 

第三节 肌肉收缩的形式与力学特征

 

 

【教学要点】

一、肌肉收缩形式

肌肉收缩的形式分为三类:缩短收缩、拉长收缩和等长收缩。

1. 缩短收缩

缩短收缩是指肌肉收缩所产生的张力大于外加的阻力时,肌肉缩短,并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式。缩短收缩时肌肉起止点靠近,又称向心收缩。如时行屈肘、高抬腿跑、挥臂扣球等练习时,缩短收缩又可分 非等动收缩(习惯上称等张收缩 isotonic contraction ) 和等动收缩 两种。

等动收缩是通过专门的等动负荷器械来实现的。在整个关节范围内肌肉产生的张力始终与负荷等同,肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。在作最大等动收缩时,肌肉产生的张力在整个关节范围都是其能力的 100%

2. 拉长收缩

当肌肉收缩所产生的张力小于外力时,肌肉积极收缩但被拉长,这种收缩形式称拉长收缩。在人体运动中拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用。

跑步时,支撑腿后蹬前的屈髋、屈膝等,使臀大肌、股四头肌等被预先拉长,为处后蹬时的伸髋、伸膝发挥更大的肌肉力量创造了条件。

当肌肉收缩产生的张力等于外力时,肌肉积极收缩但长度不变,这种收缩形式称 等长收缩( isometric contraction ) 。等长收缩是肌肉静力性工作的基础,人体运动中对运动环节固定、支持和保持身体某种姿势起重要作用。

二、肌肉收缩的力学特征

1 .后负荷对肌肉收缩的影响—— 张力与速度关系

肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力称后负荷。在一定的范围内,肌肉收缩产生的张力和速度大致呈现反比关系;当后负荷增加到某一数值时,张力可达到最大,但收缩速度为零,肌肉只能作等长收缩,当后负荷为零时,张力在理论上为零,肌肉收缩速度达到最大。

2 .前负荷对肌肉收缩的影响——长度与张力关系

前负荷是指在肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷,它使肌肉收缩前就处于某种被拉长状态。实验表明,逐渐增大肌肉收缩的初长度,肌肉收缩时产生的张力也逐渐增加;当初长度继续增大到某一数值时,张力可达到最大;此后,再继续增大肌肉收缩的长度,张力反而减小,收缩效果亦减弱。通常把引起肌肉收缩张力最大的初长度称为 适宜初长度。

所谓肌肉适宜初长度,一般认为,人体肌肉的适宜初长度稍长于肌肉在身体中的静息长度

 

【学生应掌握的知识点】

缩短收缩 等动收缩 拉长收缩 等长收缩 适宜初长度

 

 

第四节 肌肉结缔组织对肌肉收缩的影响

 

 

【教学要点】

一、肌肉结缔组织的组成

肌肉的结缔组织包括肌肉两端的肌腱和肌肉内部的肌内膜、肌束膜、肌外膜等。胶原是结缔组织最主要成分,它以胶原纤维形式存在。

二、运动对肌肉结缔组织的影响

1 .长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量

据计算,运动时肌腱抗张应力约 350~420kg · cm -1 。实验表明,运动训练可提高肌腱的抗张应力,特别是肌腱与骨结合区的结合能力和力量,从而使肌腱能承受更大的拉力。

2. 运动可使肌中结缔组织肥大

肌肉超负荷训练后,在引起肌肉肥大的同时,肌中结缔组织也相应增加。

 

【学生应掌握的知识点】

运动对肌肉结缔组织的影响

 

 

第五节 肌电图在体育科研中的应用

 

 

【教学要点】

一、肌电图的概念

如果采用适当的方法将肌肉兴奋时的电变化,经过引导、放大记录所得到的图形,称为 肌电图( electromyography, EMG ) 。

二、肌电的引导

常规的肌电引导是通过针电极或表面电极进行的。

三、正常肌电图

如果针电极刚好插入正常肌肉的运动终板或其邻近部位时,可出现 10~40 μ V 的不规则的低电压波动,即终板电位。如果让受试者做轻度的肌肉收缩,可记录到一些简单的棘波,它们是一个运动单位的部分肌纤维电活动的总和,称为运动单位电位。

运动单位电位的波幅代表放电的强度,其大小取决于兴奋的运动单位大小或活动肌纤维数目。运动单位的频率,主要取决于运动单位兴奋活动的强度,兴奋活动强,放电频率高;兴奋活动弱放电频率低。

四、肌电图的测量

随着现代科学技术的发展,肌电图的测量法已采用电子计算技术的自动分析方法。例如,目前常用的测量指标有 积分肌电图( IEMG ) 、 均方根振幅( RMS ) 及 功率谱的代表值平均功率频率( MPF ) 等。

五、肌电图的应用

1. 利用肌电图分析技术动作。

2. 利用肌电图解决体育基础学科(如运动生理学、运动解剖学、运动生物力学和运动医学)中某些理论与实践问题。 例如,运动性疲劳、肌张力评价、肌纤维类型的测定、延迟性肌肉疼痛、神经肌肉的功能状态等研究都普遍应用肌电图指标。

3. 利用肌电图了解训练对神经肌肉的影响,为评定运动员训练水平提供依据 。

 

【学生应掌握的知识点】

肌电图的概念与应用范围

 

第二章 骨骼肌纤维类型与运动

 

 

【本章提要】

人类骨骼肌是由不同类型的肌纤维混合组成的,不同肌纤维类型各有不同特性,这些特性和体育运动有密切关系。本章主要阐述不同类型骨骼纤维的区分广泛,不同类型骨骼肌纤维的特征以及骨骼纤维类型与运动的关系。

 

 

第一节 不同类型骨骼肌纤维的形态、功能特征

 

 

【教学要点】

一、骨骼肌纤维类型的区分

1 .骨骼肌纤维的类型的区分

骨骼肌纤维类型的区分是依据骨骼肌的形态、结构、功能和代谢特征,对其性质进行判别的过程。 1883 年,有人进一步用电刺激肌肉的方法发现红色肌纤维收缩速度慢,不易疲劳;白色肌纤维收缩速度快、易疲劳。因此,将骨骼肌分为红肌白肌两种类型。 20 世纪 50 年代后,尤其是自伯格斯特隆( Bergstrom, 1962 )建立骨骼肌活检( biopsy )技术以来,将骨骼肌纤维划分为型和型,以及Ⅰ c Ⅱ a Ⅱ b Ⅱ c Ⅱ ac Ⅱ ab 六种亚型。

1972 年彼德( Peter )将肌原纤维 ATP 酶反应,肌收缩性和肌肉的氧化酶、磷酸化酶含量相联系,把骨骼肌纤维分为慢缩强氧化型( show, high oxidative activity, SO )、快缩强氧化酵解型( fast high oxidative and glycolytic activities, FOG )和快缩强酵解型( fast high glycolitic activity, FG )三种类型。

2 .不同类型骨骼肌纤维的分布

1 )肌纤维类型分布的一般规律

2 )骨骼肌纤维分布的亚部化现象

3 )骨骼肌纤维类型的性别差异

4 )骨骼纤维类型组成的年龄变化

5 )遗传因素对骨骼肌纤维类型分布的影响

二、不同类型骨骼肌纤维的形态、代谢和生理特征

1 .形态特征

1 )结构特征: I 型肌纤维的直径略小于 II 型肌纤维的直径。

2 )神经支配: I 型肌纤维由小 α 神经原支配; II 型肌纤维由大 α 神经原支配。

3 )肌纤维面积:随年龄增长呈线性上升;有较大的个体差异。

2 .代谢特征

1 )代谢底物:慢肌纤维 ATP CP 的含量略高于快肌。

2 )代谢酶活性:快肌纤维中无氧酵解酶的活性较高;慢肌纤维中的有氧氧化酶的活性较高。

3 .收缩 特征

1 )收缩速度 大鼠快、慢肌的平均收缩速度为 13ms 38ms ,肌肉中快肌纤维百分比较高者,其收缩速度也较快。

目前认为,快肌纤维收缩速度快,与其受冲动作导速度快的大 α 运动神经元支配,肌原纤维 ATP 酶活性高、无氧代谢能力强,肌浆网释放和回收 Ca 2+ 的能力强等因素有关。

2 )收缩力量 多数研究认为动物快股收缩力量明显大一慢肌。肌肉中快肌纤维百分比高的人,其收缩力量也大。支配慢肌的小 a 运动神经元的兴奋阈值低,支配快肌的大 α 运动神经元的兴奋阈值高。

3 )抗疲劳性 慢肌纤维的抗疲劳能力较快肌强,故快肌纤维比慢肌肌纤维更易疲劳。

4 . 运动单位的募集

运动单位募集( motor unit recruitment ) 指的是运动过程中不同类型运动单位参与活动的次序和程度。

训练内容必须由大强度的练习组成,才能够保证快运动单位在训练中充分活动;而要增强慢股纤维的代谢能力,训练必须由强度低、持续时间长的练习组成,才能保证慢运动单位在训练中优先使用。

 

【学生应掌握的知识点】

快慢肌纤维的不同特点

 

 

第二节 骨骼肌纤维类型与运动的关系

 

 

【教学要点】

一、运动员的肌纤维类型

参加时间短的剧烈运动项目(如,短跑、举重等)肌肉中快肌纤维明显占优势而参加耐力性项目(如马拉松、长跑等项目运动员),肌肉中慢股纤维比占优势;对有氧能力和无氧能力需求均较高的中跑运动员,其两类肌纤维的分布接近相等,运动员的肌纤维构成并不是决定运动成绩的唯一因素。

二、运动训练对骨骼肌纤维的影响

1 .运动训练对骨骼肌纤维类型转变的影响

近年来越来越多的研究表明,肌纤维类型的百分构成是可以通过后天,包括运动训练在内等因素的作用加以改造的,尤其是在型肌纤维内各种亚型之间的比率关系。 有人根据实验依据提出,专门性的训练可能使快肌纤维变成慢肌纤维,或使慢肌纤维变成快肌纤维,这种变化的中介是快 C 类纤维。

2 .运动训练对肌纤维面积和肌纤维数量的影响

经常进行体育锻炼或系统的运动训练,可使骨骼肌组织壮大( enlargement ),肌肉功能得以改善。肌肉组织壮大的原因与肌纤维增粗、肌原纤维增多,即肥大( hypertrophy )和肌纤维数量增加,即增生( hyperplasia )两方面因素有关。

3 .训练对肌纤维代谢牲的影响

1 )耐力训练对肌纤维有氧能力的影响:增加线粒体数目、体积和密度,增强有氧能力。

2 )速度训练对肌纤维无氧能力的影响:增强乳酸脱氢酶的活性。

3 )训练对肌纤维影响的专一性:划船运动员臂部慢肌比例高达 74.5% ,而腿部只有 57.5%

 

 

【学生应掌握的知识点】

不同运动训练对骨骼肌纤维类型比例的影响极其机制

 

 

第三章 呼吸

 

 

【本章提要】

本章主要介绍外呼吸的活动规律,呼吸运动的调节机制以及运动对呼吸机能的影响,涉及到训练,特别是耐力训练所引起的呼吸系统形态和机能产生的适应性变化。

 

 

第一节 肺通气

 

 

【教学要点】

一、呼吸的概念

人体在进行新陈代谢过程中,不断地从外界环境中摄取氧并排出 CO 2 , 这种机体与环境之间的气体交换的过程,称为 呼吸( respiration ) 。整个呼吸过程由以下三个环节组成。

1 .外呼吸 外呼吸是指外界环境与血液在肺部实现的气体交换。

2 .气体在血液中的载运 气体( O 2 CO 2 )由血液载运,即通过血液循环把肺摄取的氧运送到组织细胞,同时把组织细胞产生的二氧化碳运送到肺的过程。

3 .内呼吸(又称组织呼吸) 内呼吸是指组织毛细血管中的血液与组织细胞之间的气体交换,有时也将细胞内线粒体的氧化过程也包括在内。

二、肺的基本容积和肺容量

1 .肺的基本容积

1 ) 潮气量 每一呼吸周期中吸入或呼出气体的容积(即呼吸深度),好像潮汐似的有升有降,故名潮气量。平静呼吸时潮气量在 400-600ml 之间,一般以 500ml 计算。

2 ) 补吸气量 (又称吸气贮备量) 平静吸气之末再尽力吸气所能吸入的气量,称为补吸气量。

3 ) 补呼气量 (又称呼气储备量)平静呼气之末再尽力呼气所能呼出的气量,称为补呼气量。

4 ) 余气量 (又称残气量) 最大呼气之末尚存留在肺内不能再呼出的气量称为余气量。

2 .肺容量

1 ) 深吸气量: 潮气量 + 补吸气量,反映胸廓和吸气肌的发达程度。

2 ) 功能余气量: 补呼气量 + 余气量,平静吸气末肺内的余气量。

3 ) 肺活量( vital capacity VC )和时间肺活量( timed vital capacity TVC ):

肺活量 = 潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量,反映一次通气的最大能力,是测定肺通气的常用指标,正常成人男性约为 3500ml ,女性为 2500ml ,优秀的划船和游泳运动员可达 7000ml ;第 1 2 3 秒末的呼出气量占肺活量的比例,称为时间肺活量,分别为 83% 96% 99% ,并以第 1 秒末的时间肺活量意义最大。

4 ) 肺总容量( total lung capacity TLC ): 肺活量 + 余气量。男性 5000ml ,女性 3500ml

三、肺通气量

1 .每分通气量( minute ventilation volume VE

每分钟吸入肺或由肺呼出的气量称为每分通气量。每分通气量是呼吸频率与潮气量的乘积,即:每分通气量( ml = 呼吸频率(次)×潮气量( ml )。健康成人安静时呼吸频率为每分 12-16 次,潮气量为 500ml ,每分通气量为 6-8L 。为了便于比较,可以每平方米体表面积表示,据调查,我国成年男子安静时的每分通气量平均为 4217ml · min -1 · m -2 , 成年女子为 3650ml · min -2 · m -2 。每分通气量随年龄、性别、体位和代谢水平而异。

2 .最大通气量( maximal respiratory volume V Emax

最大通气量是指单位时间内(通常以 1min 计算),尽量作快而深的呼吸运动时,所能吸入或呼出的气量。它是估计一个人能够完成多大生理负荷量的一个重要指标。测定时,一般让受试者做最深最快的呼吸 15min , 所测得的值乘以 4 ,即为该受试者的最大通气量。健康男青年的最大通气量都可超过 180 L · min -1

肺活量,时间肺活量和最大通气量是评定肺通气功能的三个常用指标。

3 .肺泡通气量

每分钟进入肺泡的气量称为肺泡通气量,即:

肺泡通气量 = (潮气量 - 无效腔量)×呼吸频率(次 / 分)

从提高肺泡气的更新率考虑, 在一定范围内以深而慢的呼吸比浅而快的呼吸有利 。

4 .运动与肺通气量

1 )运动中和运动后恢复期肺通气量变化的规律 人体在从事持续时间较长而强度较低的亚极量运动时,每分通气量的增加可以分为三个时期,即运动开始后的 快速增长期 、稍后的 慢速增长期 和 稳定期 。

2 )潮气量(呼吸深度)和呼吸频率 在运动强度较低时,每分通气量的增加主要是潮气量的增加,呼吸频率的增加不明显;当运动强度增加到一定强度时,才依靠呼吸频率的增加,而潮气量的增加变得较平稳 。

3 )每分通气量与运动强度 在一定范围内,每分通气量与运动强度呈直线相关 。

4 )通气当量( VE/VO 2 ) 通气当量是指每分通气量与每分吸氧量的比率,人体在安静时每分钟的吸氧量为 250ml , 每分通气量为 6000 ml ,故其 通气当量为 24

三、肺通气的动力和阻力

1 .肺通气的动力

1 )呼吸过程中肺内压的变化

2 )呼吸过程中胸内压的变化

2 .肺通气的阻力

1 )弹性阻力和顺应性

2 )非弹性阻力

四、训练对肺通气功能的影响

1. 训练导致呼吸深度增加和频率下降

运动中较深的呼吸,使肺泡通气量和气体交换率增大,使肺通气更有效,呼吸肌的能量消耗和耗氧量也随之下降。

2. 训练导致氧通气当量的下降

运动员的呼吸效率较高,在肺通气相同的情况下,运动员的吸氧量较无训练者要大得多,因此氧通气当量下降。

 

【学生应掌握的知识点】

肺活量和时间肺活量 每分通气量 最大通气量 肺泡通气量 训练对非通气的影响

 

 

第二节 肺换气

 

 

【教学要点】

一、气体交换原理

1 .气体交换的动力

气体交换的动力是肺泡气和肺泡毛细血管血液(全身混合静脉血)之间各该气体的分压差。

2 .氧扩散容量

氧扩散容量( DLO 2- )是指肺泡腊两侧的氧分压差分 1mmHg 时每分钟可扩散的氧量。

二、影响气体交换的因素

1 .气体扩散的速度 :决定于气体的溶解度和分压差。

2 .呼吸膜: 决定于通透性(厚度)和面积。

3. 通气 / 血液比值 :通气 / 血流比值为 4.2/5.0=0.84

 

【学生应掌握的知识点】

影响气体交换的因素

 

 

第三节 呼吸运动的调节

 

 

【教学要点】

一、呼吸中枢

体育锻炼时,随着运动强度的增加,呼吸加深,呼吸频率加快,呼吸运动随新陈代谢水平改变,是通过神经系统和体液共同调节来实现的。中枢神经系统各部位都有调节呼吸运动的神经元, 调节呼吸运动的神经元相对集中的部位称为呼吸中枢。脊髓、脑干、间脑和大脑皮层等部位,都有呼吸中枢,位于延髓的呼吸中枢是最基本的呼吸中枢 。

二、呼吸的反射性调节

1. 呼吸肌本体感受性反射

呼吸肌的本体感受器肌梭在受到牵拉刺激时,冲动传到相应的中枢,引起兴奋,使呼吸加强。

2 .防御性呼吸反射

三、化学因素对呼吸的调节

动脉血中 PCO- 2 增高, PO 2 下降和 H + 升高,都可剌激化学感受器,使呼吸中枢活动加强。

1 .化学感受器

外周化学感受器是指颈动脉体和主动脉体,前者位于颈内外动脉分叉处,后者则分散在主动脉弓和肺动脉之间的血管壁外组织中。

2 CO 2 对呼吸的调节

CO 2 对呼吸的剌激作用是通过两条途径实现的:一条是剌激外周化学感受器(颈动脉和主动脉体),冲动传入延髓呼吸中枢,使其兴奋,引起呼吸加深加快;另一条是通过剌激中枢化学感受器而影响呼吸的。这是呼吸调节的主要途径。

四、运动时呼吸的变化及调节

1. 运动时呼吸的变化

运动时机体代谢加强,呼吸系统将发生一系列变化,以适应机体代谢的需要。例如,呼吸加深加快,肺通气量增大。

2 .运动时呼吸(肺通气量)的调节

条件反射性增加;快速增长期;慢速增长期;稳定状态;快速减少期;慢速减少期;

 

 

【学生应掌握的知识点】

 

 

 

第四章 血液

 

 

【本章提要】

本章简要介绍血液的组成、性质和一般功能,以及运动训练对血液有形成分的影响,重点阐述血液的载氧功能。

 

 

第一节 概述

 

 

【教学要点】

一、血液的组成

  血液是在心血管系统中循环流动着的液体组织,是实现心血管系统运输动能的物质基础。人体内血液的总量称为血量,它是血浆量和血细胞量之和。正常成人的血液总量约为体重的 8% 60-80ml · kg -1 。血液由血浆和血细胞两部分组成。 正常成年男子中红细胞比容为 40-50% ,女性为 37-48%

  二、血浆

  血浆主要由水和溶质组成,其中水占 91-92% ;溶质中血浆蛋白占绝大部分,其它为小分子的有机物和无机盐。

  1 .血浆蛋白 ( 1 )白蛋白;( 2 )球蛋白;( 3 )纤维蛋白

  2 .其他溶质 ( 1 )非蛋白氮( NPN );( 2 )不含氮的小分子有机化合物;( 3 )无机盐

  三、血细胞

  1 .红细胞

  ( 1 )红细胞的形态和含量:正常人体成熟的红细胞没有细胞核心呈现双面中央凹边缘厚的圆盘形。健康成人的 男性 ,红细胞数平均约为 每立方毫米 500 万个 (一般变动于 400-550 万个· mm -3 之间), 女子 的平均数约为 每立方毫米 420 万个 (一般变动于每立方毫米 380~450 万个 mm -3 之间)。我国健康成年 男子的血红蛋白浓度为每 100ml 血液中 12-16g ,平均为 14 g; 成年女子约为 11-15g, ,平均为 13g 。 循环血中的红细胞生存期短者为 40 天,长者可达 200 天,平均约为 120 天。

  ( 2 )血型: 血细胞膜上有多种抗原物质,根据不同的抗原物质,可把人的血液分为许多类别的血型。通常根据是按红细胞膜上 A B 凝集原而鉴别的 ABO 血型系统。 凡人的血液红细胞膜上有 A 凝集原,血清中含有抗 B 凝集素的人,其血液称为 A 型血;红细胞膜上有 B 凝集原,血清中有抗 A 凝集素的人,其血液称为 B 型血;凡红细胞膜上既无 A 凝结原,又无抗 B 凝集原,而血清中既有抗 A 凝集素,又有抗 B 凝集素的血液称为 O 型血;若红细胞膜上既有 A 凝集原,又有 B 凝集原,而血清中两种凝集素均无的血液称为 AB 型血。

  输血时必须检查受血者和供血者的血型,并进行交叉配血实验观察有无红细胞凝结反应,如出现凝结反应,则不能输血。

  2 .白细胞

  白细胞无色,有细胞核。按其形态可分为三类:第一类为细胞质中有特殊的染色颗粒,称为粒细胞(又可分为中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性料细胞);第二类为单核细胞;第三类为淋巴细胞。健康成人安静时,每立方毫米血液中白细胞总数为 6000-7000 个,变动范围为每立方毫米 300-10000 个。

  3 .血小板

  血小板的体积很小,直径为 2-3 μ,正常人每立方毫米血液中血小板数据目变动于 10 -30 万之间,平均为每立方毫米 16 万,血小板的功能是促进止血和加速凝血和保护血管内皮细胞的完整性。

 

【学生应掌握的知识点】

血浆的主要成分 红细胞、白细胞和血小板 血型

 

 

第二节 血液的功能

 

 

【教学要点】

一、运输氧的功能

  1 .氧和二氧化碳的血液中的存在形式

  氧和二氧化碳都是以物理溶解与化学结合两种形式存在于血液。

  ( 1 )物理溶解:氧的物理溶解占 1.5% ,但很重要,因为进入血液的氧首先要溶解于血液,才能与血红蛋白结合;二氧化碳的运输中物理溶解的比例为 5%

  ( 2 )化学结合:血液中的氧, 98.5% 是与血红蛋白化学结合成氧合血红蛋白的形式( HbO 2 )运载的。二氧化碳的化学结合主要是以碳酸氢钠和氨基甲酸血红蛋白的形式在血液中运输。

  ( 3 ) 血红蛋白氧饱和度: 血液中血红蛋白与氧结合(被饱和)的程度,由氧分压决定,在数值上它等于血红蛋白氧含量除以血红蛋白氧容量。

  ( 4 ) 血红蛋白氧容量:  血氧饱和度达 100% 时,每 1 升血液中血红蛋白所能结合氧的最大量。

  ( 5 ) 血红蛋白氧含量: 每升血液中血红蛋白实际结合的氧量。

  2 .氧离曲线 反映血红蛋白氧饱和度与血液氧分压之间关系的曲线称为血红蛋白氧解离曲线,简称氧解离曲线( oxygen dissociation curve )。

  ( 1 )氧离曲线上段

  这段曲线较平坦,表明 PO 2 的变化对 Hb 氧饱和度影响不大。

  ( 2 )氧离曲线的中段

  此时 Hb 氧饱和度为 75% 左右,即有 22.4% HbO- 2 把氧解离出来,使血氧含量下降。

  ( 3 )氧离曲线的下段

  曲线坡度最陡的一段, 意即 PO 2 稍有下降, HbO 2 即解离出大量的 O 2 ,当人进行剧烈运动时,肌肉组织代谢加强,耗 O 2 量明显增多,组织 PO 2 急剧下降到 40mmHg 以下,这时 HbO 2- 中解离出更多的 O 2 ,使 Hb 氧饱和度降至更低水平。

  3 .影响氧离曲线的因素

  ( 1 pH PCO 2 的影响

  在同样 PO 2 条件时,如 pH 降低或 PCO 2 升高,使 Hb O 2 的亲和力降低, P 50 增大,氧离曲线右移,肌肉剧烈运动时,组织中产生和 CO 2 H + 增加,必然导致血浆中 PCO 2 H + 增加,从而使 H b O 2 的亲和力降低,亦即 O 2 HbO 2 中解离出来。显然,,这对满足运动时组织的氧需是有利的。

  ( 2 )温度的影响

  温度升高,氧离曲线右移

  二、维持血浆的酸碱度——缓冲作用

  血浆的缓冲对有: NaHCO 3 /H 2 CO 2 Na— 蛋白质 /H —蛋白质; Na 2 HPO 4 /NaH 2 PO 4 。红细胞中的缓冲对有: KHb/ HHb; KHbO- 2- /HHbO 2 ; KHCO 3 /H 2 CO 3 ; K 2 HPO 4- /KH 2 PO 4 ,以血浆中 NaHCO 2 的缓冲效率最高。血浆的酸碱度 pH 7.35~7.45 之间,其所以能保持相对稳定,首先依靠血液中的各缓冲对来缓冲酸性或碱性物质,使血浆的 pH 值不致发生明显的改变。

  三、血液的保护和防御功能

  血液中白细胞的主要功能是通过吞噬及免疫反应,实现对机体的保护防御功能,抵抗外来微生物对机体的损害。从免疫的功能看,可将白细胞分为吞噬细胞和免疫细胞两大类。免疫细胞是指淋巴细胞,淋巴细胞能产生抗体,每一种抗体都是针对某一类特异抗原的,故称为特异免疫。淋巴细胞又可分为 T 淋巴与 B 淋巴细胞两种。 80%~90% — T 淋巴细胞,它执行细胞免疫功能。 B 淋巴细胞执行体液免疫功能。血液中血小板的主要功能是止血和加速凝血。

 

 

【学生应掌握的知识点】

血红蛋白氧容量 血红蛋白氧含量 血红蛋白氧饱和度 氧解离曲线 氧解离曲线的左移与右移

 

 

第五章 血液循环

 

 

【本章提要】

血液循环的主要功能是完成体内的物质运输和交换,实现机体的体液调节,人体在运动时血液循环功能加强。本章主要介绍心肌的生理特性、心动周期的变化、心输出量及其影响因素、动脉血压的成因及影响因素、心血管活动的神经和体液调节,以及肌肉运动时血液循环功能的变化。

 

 

第一节 心肌的生理特性

 

 

【教学要点】

一、兴奋性

1 .心肌细胞的生物电现象:

1 )除极(去极)过程( 0 期): 除极过程又称 0 期,在适宜的外来剌激作用下,心肌细胞发生兴奋,膜内电位由静息状态下的 -90mV 迅速上升到 +30mV 左右。是 Na + 内流所致,除极幅度为 120mV.

(2) 复极过程 :

1 期: 在复极初期,膜内电位由 +30mV 迅速下降到 0mV 左右,机制是 CL - 内流所致。

2 期(平台期): 当 1 期复极膜内电位达到 0mV 左右之后,复极过程就变得非常缓慢,膜内电位基本上停滞于 0mV 左右,图形平坦,为平台期。由于 Ca 2+ 内流所致。

3 期: 2 期复极过程中,膜内电位以极慢的速度由 0mV 逐渐下降,膜内电位由 0mV 左右较快地下降到 -90mV ,是 K + 外流所致。

4 期: 4 期是膜复极完毕,膜电位恢复后的时期。即将 0 期内流的 Na + 2 期内流的 Ca 2+ 1 期内流的 CL - 转运到膜外,而把 3 期外流的 K + 摄回膜内,以恢复膜内外离子的正常浓度梯。

2 .兴奋性的周期性变化

1 ) 有效不应期; ( 2 ) 相对不应期; ( 3 ) 超常期

二、自动节律性

1. 自动节律性的概念

组织细胞能够在外来刺激的作用下自动地发生节律性兴奋的特性,称为自动节律性,简称自律性 (automaticity)

2. 自律性细胞

心脏特殊传导系统内的细胞才具有自律性, 窦房结 的自律性频率最高,浦肯野氏纤维的自律性频率最低,房室交界和房室结处的自律性界于两者之间。, 窦房结 是主导整个心脏兴奋和跳动的正常部位,称为心脏的 正常起搏点( normal pacemaker ) 。

三、传导性

窦房结的兴奋通过肌细胞之间的闰盘传导于才、左右两心房,以便形成同步收缩。

四、收缩性

1 全或无的收缩方式

达到阈强度,整个心房或心室以的方式进行收缩;刺激达不到阈强度,心肌不发生收缩

2. 不发生强直性收缩

因为心肌的有效不应期延长。

3. 心肌期前收缩与代偿间歇

心室在有效不应期后受到外来的异常刺激,可产生一次期前兴奋,引起期前收缩或期外收缩(也称早搏)。而下一次的冲动落在前一次收缩后的有效不应期中,不产生心室兴奋或收缩,形成脱失,须等到下一次窦房结的兴奋传到心室,才能引起心室收缩。于是,在前一次期前收缩之后,出现一段心室较长的舒张期称为 代偿间歇 。

 

【学生应掌握的知识点】

心肌的 4 大特性 心肌的生物电现象 心肌的有效不应期 期前收缩与代偿间歇

 

 

第二节 心动周期和周期中的各种变化

 

 

【教学要点】

一、心动周期与心率

心房和心室每收缩与舒张一次构成一个机械活动周期,称为 心动周期( cardiac cycle ) 。每一个心动周期历时的长短取决于 心率( heart rate ) 。如以成年健康人的每分心率 75 次计算,则每个心动周期历时 0.8s.

健康成人安静时每分心率在 60-100 次之间,平均为 75 次。成年人安静时每分心率在 60 次以下者为心动过缓,在 100 次以上者称为心动过速。

二、左心室的射血和充盈过程

1 .心房的收缩与舒张

首先心房开始收缩,心房容积缩小,内压升高,心房内血液被挤入心室,随即进入舒张期。

2 .心室收缩期

1 ) 等容收缩期 心房进入舒张期后不久,心室开始收缩,心室内压力开始升高;当室内压一旦超过房内压时,心室内血液出现由心室向心房返流的倾向,但这种返流正好推动房室瓣使之关闭,血液因而不至于倒流入心房。但这时,室内压仍低于主动脉压,故半月瓣仍处于关闭状态使心室成为一个封闭腔,称为等容收缩期。

2 ) 射血期 等容收缩相期间室内压升高到超过主动脉压时,半月瓣被打开,等容收缩期结束,进入射血期。又可分为快速射血期和减慢射血期。

3 .心室舒张期

1 ) 等容舒张期

心室肌舒张,室内压以较快的速度大幅度下降,但容积并末改变,称为等容舒张期。

2 ) 心室充盈期 血液以较慢速度继续流入心室,心室容积进一步增大,为减慢充盈期。

三、心音

第一心音的音调较低,持续时间较长( 0.12s ),它发生在心缩期,标志着心室收缩的开始,第一心音主要是由于心室肌收缩、房室瓣关闭和室内压力突然升高,使血液和心壁振荡所引起的;第二心音的音调较高,持续时间较短 (0.08s) ,它发生在心舒期,标志着心舒期的开始。第二心音是由于主动脉瓣和肺动迅速关闭,血流返回冲周主动脉和肺动脉壁根部,以及心室内壁振动所产生的。

四、心电图

1 .心电图的生理学原理

心脏的电变化通过心脏周围的导电组织和体液,反映到身体表面。将电极放置在体表的一定部位所记录出来的心电变化图形,称为心电图( electrocardiogram, ECG )。心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化,但不代表心脏的收缩活动。

2 .心电图的基本波形

1 P 波: 代表左右两心房去极化过程的电位变化。波形小而钝;

2 QRS 波群 代表左右两心室去极化过程的电位变化,第一个是向下的 Q 波,接着是向上高而尖的 R 波,最后是向下的 S 波。用不同的导联时,这三个波不一定都出现。

3 T 波: 代表心室复极化过程中的电位变化,它与 QRS 波群的主波方向一致。

4 P — R 间期(或 P — Q 间期) :它代表房室传导时间,房室传导阻滞时,这一期间延长。

5 S — T 段: 从 QRS 波群终点到 T 波起点的时距,正常时与基线齐平。代表心室各部分已全部进入去极化状态。

 

【学生应掌握的知识点】

心脏的射血过程 心音 心电图各波的意义

 

 

第三节 心输出量

 

 

【教学要点】

一、每搏输出量和每分输出量

1 .每搏输出量

1 )每搏输出量的概念:每分钟一侧心室所泵出的血量称为每分输出量( stroke volume SV ),简称搏出量。通常两心室的搏出量大致相等。安静时为 70ml

2 )射血分数:每搏输出量占心室舒张末期容积的百分比称 射血分数( ejection fraction ) 。正常人安静时为 55%~65%

2. 每分输出量

1 )每分输出量的概念:每分钟一侧心室射出的血量称为每分输出量,简称 心输出量( cardiac output ) 。其值等于每搏输出量和每分钟心率的乘积。正常成人男性安静状态下,每分钟心率平均为 75 次。因此平均每分心输出量为 5L

2 )心指数:用心输出量的相对值为指标对不同个体的心功能作比较,更为合理。人体安静时的心输出量与体重不成正比,而与体表面积成正比, 以每平方米体表面积计算的心输出量( L · min - 1 · m - 2 )称为 心指数( cardiac index CI ) 。

二、心输出量的影响因素

1 .心室舒张末期容积(前负荷)的作用

在一定范围内,静脉回心血量增加,心室舒张末期容积(前负荷)增加,心室肌收缩力随之增强,搏出量增多。这种调节称为 异长自身调节( hetero metric autoregulation )。

2 .心肌收缩性能的作用

1 )活化的横桥数目多和 ATP 酶的活性强,心肌收缩力大。

2 )交感神经兴奋,肾上腺素释放增多,心肌收缩力增强。

以上两种习惯上成为 等长自身调节( homometric autoregulation ) ,因为其不依赖于心肌纤维初长度的改变。

3 .动脉血压(后负荷)的影响

动脉血压是心脏在开始收缩后遇到的负荷,故称为后负荷。当动脉血压升高无时,心室内压必须超过升高了的血压,才能推开半月瓣。这样心室等容收缩期就延长,射血期相应缩短,使搏出量减少。

4 .运动对心输出量和搏出量的影响

1 )无训练的健康人的剧烈运动时心输出量的峰值可达 15-20L · min -1 , 而有良好训练的耐力运动员在剧烈运动时心输出量的峰值可达 20-20L · min -1 . 最大心输出量的多少标志着心脏泵功能的贮备,而且这种贮备直接与人体体能和运动能力的高低有关。

2 ) 静力性等长运动时,每搏输出量变化不大,但心率明显增加,每分输出量还是增加的。

3 ) 逐级递增负荷运动中心输出量的变化 在一定范围内,心输出量与运动强度呈线性相关。 SV 的增加只有小负荷运动时对心输出量的增加有贡献,当运动强度增加到 40%VO 2max 以上时,心输出量的增加则全部依赖于心率的增加。

4 ) 耐力训练导致静息心率减少,而每搏输出量相应增加,亚极运动每分输出量增加的幅度较无训练者为小,当进行极量运动时,每搏输出量明显大于无训练者,总的效果是有训练者的最大心输出量比无训练者高。

 

【学生应掌握的知识点】

每搏输出量 每分心输出量 心指数 等长自身调节 异长自身调节 运动训练对心输出量的影响

 

 

第四节 血管中的血压与血流

 

 

【教学要点】

一、动脉血压和动脉脉搏

1 .血压的概念

血压是指血管内流动的血液的血管壁的侧压力。生理学上习惯用 毫米汞柱( mmHg ) 或用 千帕( kp ) 为单位 ( 1 mmHg = 0.133kp ) 。

2 .动脉血压形成的基本条件

1 )心血管系统内的血液充盈

2 )心脏的射血力

3 )血液在血管内流动所遇到的外周阻力

3 .动脉血压的正常值及其生理变动

心室收缩时动脉压上升,其上升达到的最高点称为收缩压。 当心室舒张时动脉血压下降,其下降达到的最低点称为舒张压。收缩压与舒张压之差称为脉压。平均动脉压 = 舒张压 +1/3 脉压。

我国青年人在安静状态时收缩压为 13.3~16.0 Kp 100-120mmHg , 舒张压为 8.0~10.6 Kp 60-80mmHg , 脉压为 4.0~5.3 kP 30-40mmHg , 平均动脉压为 13.3 Kp 100mmHg )。如果安静时血压持续高于 21.3/ 12.6 Kp 160/ 90mmHg )或以上,可认为是高血压。在 18.6/12.0 kP 21.3/ 12.6 kP 之间( 140/90~160/ 95 mmHg )为临界高血压;血压持续在 12.0/ 6.6 kP 90mmHg/50mmHg )以下者,则可被认为血压偏低。

4 .影响动脉血压的因素

1 )心脏每搏输出量 如果每搏输出量增多,主动脉和大动脉中血液增多,血管壁所受到的侧压也收缩期动脉血压(收缩压)的升高更为明显。

2 )心率 如果心率加快,心舒期缩短,在心舒期内流至外周的血液减少,因此心舒期主动脉和大动脉内存留的血液增多,使舒张压升高。

3 )外周阻力 如果每捕输出量不变而外周阻力加大,心舒期中血液向外周流动的速度减慢,心舒期末存留在主动脉的血量增多,故舒张压升高。

4 )主动脉和大动脉的弹性贮器作用

5 )情绪激动、紧张、吸烟或劳动、运动时收缩压升高;安静和睡眠时血压下降。

6 )直立和坐位时血压比平卧时低,因重力作用使回心血量减少。

7 )循环血量和血库系统容量的比例

8 )训练对动脉血压的影响

目前比较一致的看法是,适度的有氧训练可使高血压患者的血压(指收缩压)降低 8-10mmHg ,据国内文献报道,太极拳、气功等民族形式工兵锻炼可以使高血压患者的血压降低,但其机理尚待进一步研究。

5 .动脉脉搏

在浅表的动脉管壁上可以扪到搏动,称为动脉脉搏,简称 脉搏( pulse ) 。在体育运动中常用测定桡动脉和颞动脉脉搏来代替心率,正常情况下每分钟的脉搏和心率是一致的。

二、器官血流量与血流速度

1 .器官血流量

某一器官血流量的多少取决于两个因素:一为该器官内的血管舒缩状况,另一为流进该器官的平均动脉压(即灌注压)的高低。

3. 血流速度

各类血管中的血流速度与同类血管的总截面积成反比。

三、微循环

1. 微循环的概念与组成

微循环是指微动脉与微静脉之间的血液循环。典型的微循环有微动脉、后微动脉,毛细血管前括约肌、真毛细血管、通血毛细血管、动 - 静脉吻合支和微静脉等 7 部分组成。

2 .微循环的通路

1 )迂回通路 是血液和组织液之间进行气体和物质交换的场所。

2 )直捷通路 血液由后微动脉进入通血毛细血管,通血毛细血管的壁较厚,口径也较大,其中的血流速度较快。

3 )动静脉短路 血液经过动静脉吻合支直接进入微静脉,这条通路几乎完全没有气体和物质交换的功能。

3 .毛细血管血液的物质交换与组织间液的生成

1) 组织间液的生成:有效滤过压 = (毛细血管血压 + 组织间液胶体渗透压) - (血浆胶体渗透压 + 组织间液静水压)

2) 淋巴液:组织液中有 90% 在静脉端被重吸收回血,余下的进入毛细淋巴管,成为淋巴液。

4 .静脉回流的影响因素

1) 心肌收缩力:收缩力强,射血多,舒张初期室内压低,吸取血液回流的负压大。

2) 呼吸运动:吸气时胸内负压大,有利于静脉回流。

3) 体位改变:由平卧转为直立时,因重力作用下肢静脉扩张回心血量减少。

4) 骨骼肌的挤压作用:下肢和腹部肌肉的节律性运动可促进静脉血液回流。长时间剧烈运动跑步到终点时,如突然停止站立不动,下肢肌肉泵作用消失,加上重力的原因,大量血液留滞在下肢,回心血量下降,心输出量减少,出现重力性休克。

 

【学生应掌握的知识点】

血压的正常值、生理范围和高血压的标准 影响血压的因素 微循环的通路 静脉血液回流的影响因素和意义 组织液的生成原理

 

 

第四节 心血管活动的调节

 

 

【教学要点】

一、自主神经系统的功能

1 .自主神经系统的一般功能

支配心脏和血管的外周神经是自主神经。自主神经系统不仅支配和调节心脏和血管,还是支配全身所有内脏器官并实施对内脏功能的调节。因此,自主神经系统又称内脏神经系统。

自主神经末梢也是通过释放递质而发挥作用的,交感神经绝大部分节后纤维末梢分泌和释放的递质,称为去甲贤上腺素( NE ),所以支配骨骼肌中血管平滑肌一小部分感神经节后纤维,其末梢释放的递质为乙酰胆碱( Ach )的递质。各种递质必须与效应器细胞膜上的特异性受体结合以后,才能发挥出各该神经的调节作用,去甲肾上腺素的受体有αβ两种受体;乙酰胆碱的受体有 M 型和 N 型两种受体。

2 .自主神经的中枢部位

1 )脊髓 脊髓是自主神经的初级中枢。完成基本的血管张力反射,以维持血管的紧张性,保持一定的外周阻力。

2 )低位脑干 延髓是维持生命必须的中枢部位,有人称延髓为基本生命中枢。中有心血管功能。

3 )下丘脑 下丘脑是自主神经的较高级的中枢部位。

4 )大脑皮层 边缘叶是调节内脏活动的重要中枢。

二、心血管活动的神经调节

1. 心脏的神经支配

1 )心脏受心交感神经和心迷走神经的双重支配。

2 )心交感神经的支配:心交感神经节后纤维末梢释放的神经递质为去甲肾上腺素,它与心肌细胞膜上的β受体结合,使心搏加快加强。

3 )迷走神经的支配:迷走神经节后纤维末梢释放的神经递质为乙酰胆碱,它与心肌细胞膜上的 M 受体结合,使心率减慢,心力减弱。

2 .血管的神经支配

1 )缩血管神经

2 )舒血管神经

3 .心血管中枢

1 )延髓心血管中枢:最基本的心血管中枢,是在延髓的腹外侧部分。

2 )延髓以上的心血管中枢:部位在延髓以上的脑干部分,以及大脑,特别是大脑边缘叶和小脑中,其功能表现是对心血管活动与机体其它功能之间复杂的整合。刺激小脑的一些部位也可引起心血管活动的改变,说明小脑也存在调节心血管活动的神经元。

4 .心血管反射

1 )颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射(简称减压反射)

2 )颈动脉体和主动脉体化学感受性反射

使心率加快、心输出量增加,脑和心脏的血流量增加,内脏器官血流量减少,从而使动脉血压升高。

三、心血管活动的体液调节

血液和组织间液中的对心血管活动有调节作用的化学物质,可分为三大类:第一类,是由某些内分泌腺所分泌的激素,经血液的运载,广泛作用于心血管系统;第二类,是血液内的气体分压,即 PO 2 PCO 2 ,以及与 PCO 2 有关的 H + 浓度;第三类,是组织代谢产生的血管适性物质,如激肽类、组织胺、血管紧张素、前列腺素等。

1 .肾上腺素、去甲肾上腺素和血管紧张素

肾上腺素和去甲肾上腺素对心脏和血管都有兴奋作用。相对来说,肾上腺素更着重与强心,而去甲肾上腺素更着重与升压。

血管紧张素系统的作用主要体现在血管紧张素 II 的强烈缩血管升压效应。

2 .血液气体的分压 血液中 CO 2 分压增加可刺激心血管中枢的兴奋性。

2. 其它体液因素

1) 激肽( kinin ):一类舒血管物质。

2) 前列腺素( prostaglandin PG ):舒血管物质。

3) 心钠素( atrial natriuretic peptide ANF ):由心房肌细胞释放,有舒血管、降血压等效应。

3 .血管活动的自身调节

1 )肌原学说

2 )局部代谢产物学说

4 .肌肉运动时血液循环功能的变化

1) 心输出量的变化:由于交感兴奋性增强,回心血量增加等因素,导致心输出量上升。

2) 动脉血压的变化:动力性运动可使收缩压升高;静力性运动可使舒张压升高。

3) 血流量的重新分配:运动时骨骼肌的血管舒张,血流量增加;而腹腔内脏器官和皮肤的血管收缩,血流量减少。长时间的持续运动,使体温升高,这种情况下皮肤血管扩张,血流量增加,以利散热。运动时,毛细血管开放率增大,促进物质交换。

 

 

【学生应掌握的知识点】

自主神经的功能特点 延髓心血管中枢 主要的心血管反射 肾上腺素和去甲肾上腺素对心血管机能的调节效应与机制

 

 

 

第六章 运动中的氧供与氧耗

 

 

【本章提要】

人体有氧工作能力决定于机体氧运输系统功能和肌肉利用氧的能力。其中心泵功能是制约运氧能力的主要因素;肌肉利用氧的能力主要取决于肌肉的供氧量与肌细胞中线粒体氧化酶的活性、血流量与肌纤维周围的毛细血管等因素。训练可以提高机体有氧能力及最大吸氧量利用率。本章概述了最大吸氧量、乳酸阈等与运动中的氧供和氧耗有关的运动生理学现象和机制,讨论其在体育运动中的意义。

 

 

第一节 需氧量与吸氧量

 

 

【教学要点】

一、需氧量与吸氧量

1. 需氧量

需氧量是指人体为维持某种生理活动所需的氧量。需氧量通常以每分钟为单位计算。成年人安静时需氧量大约 250ml · min -1

2. 吸氧量

在肺换气过程中,由肺泡气扩散人肺毛细血管,并供给人体实际消耗或称为吸氧量。吸氧量也称耗氧量。吸氧量是以单位时间每分钟计算,故称为每分吸氧量,并以 VO 2 表示。安静时,人体的基础代谢率低,能量消耗少,每分钟吸氧量与每分钟需氧量处于平衡状态( 200~300ml )。

二、最大吸氧量及其影响因素

1 .最大吸氧量

1 )最大吸氧量的概念:人体在进行有大量肌肉参加的长时间激烈运动中,心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时,单位时间所能摄取的氧量称为最大吸氧量( maximal oxygen consumption, Vo 2 max ),通常以每分钟为计算单位。最大吸氧量反映机体氧运输系统的工作能力,是评价人体有氧工作能力的重要指标之一。

2 )最大吸氧量的表示方法:最大吸氧量有两种表示方法,即绝对值和相对值。绝对值用 L · min -1 表示,表示整个机体在单位时间内(每分钟)所能吸收的最大氧量。由于需氧量与体重成正比关系,而身高、体重存在个体差异,因此用绝对值进行个体间的横向比较是不适宜的,常用人体的相对值表示最大吸氧量 (ml · (kg · min) -1 ) 。我国成年男子最大吸氧量绝对值约为 3.0~3.5L · min -1 ,相对值 50~55 ml · (kg · min) -1 ,男子比女子高。

耐力竞技项目运动员中,最大吸氧量的相对值最大,男子 94 ml · (kg · min) -1 , 女子 85.1 ml · (kg · min) -1

2 .最大吸氧量的影响因素

最大吸氧量主要决定于心脏的泵血功能和肌肉利用氧的能力,故将心脏的泵血功能称为最大吸氧量的中央机制,而把肌肉利用氧的能力称为最大吸氧量的外周机制。根据 Fink 原理,吸氧量 = 心率×每搏输出量×动静脉氧差。可以认为最大吸氧量是最大心率、最大每搏输出量及最大动静氧差三者的乘积。

动静脉氧差是影响最大吸氧量的一个重要因素,也是影响最大吸氧量的一个外周机制。慢肌纤维有丰富的毛细血管分布,线粒体数量多、体积大,其酶的活性高;慢肌纤维肌红蛋白含量也比较高,有利于增加肌纤维的摄氧能力。耐力训练可以提高慢肌纤维的生理生化代谢功能,在一定范围内可以导致快肌纤维向慢肌纤维的方向变化,提高摄氧和利用氧的能力。

1 )遗传因素

2 )年龄、性别因素

3 )训练因素

训练提高最大吸氧量的原因,是由于训练可增大心容积和心肌收缩力量。研究表明,一般人心容积为 700~800ml ,而耐力运动员可达 900~1000ml 。同时,每搏输出量可达到 120ml 。此外,训练可导致慢肌纤维线粒体增大、增多,线粒体氧化酶的活性增加,提高氧的摄取。同时,耐力训练在一定的范围内可以导致快肌纤维的生理、生化代谢特征向慢肌纤维方向变化,提高摄氧和利用氧的能力。

 

【学生应掌握的知识点】

需氧量和吸氧量的 最大吸氧量的概念和表示方法 训练对最大吸氧量的影响

 

 

第二节 氧亏

 

 

【教学要点】

一、氧亏

人在进行运动中,需氧量与吸氧量之间的差异称为 氧亏( oxygen deficit ) 。人在进行持续时间短、强度大的运动中,即使氧的支输系统功能已动员到极限,运动中的吸氧量也达不到需氧量的水平,而出现氧亏。同样,人在低强度运动时,由于人体的氧运输系统的生理惰性,氧运输系统的功能不能立即提高到与运动的需要相适应,即使在运动中吸氧量满足需氧量,机体出现稳定状态,在运动开始阶段也会出现氧亏。

二、运动后过量氧耗及其影响因素

1 .运动后过量氧耗的概念

运动后恢复期内为了偿还运动中的氧亏,以及在运动后使处于高水平代谢的机体恢复到安静水平时消耗的氧量称为 运动后过量氧耗( excess post- exercise oxygen consumption EPOC ) 。

2 .运动后过量氧耗的影响因素

1 )体温升高的影响:运动后恢复期的氧耗量成分中有 60%~70% 产生与肌肉温度的升高。

2 )儿茶酚胺的影响:运动后恢复期儿茶酚胺浓度仍然较高,因而氧耗量增加。

3 )甲状腺素和糖皮质激素的影响:运动后恢复期这两种激素水平仍然较高,氧耗量增加。

4) 经典氧债学说将运动后恢复期内的过量氧耗称为 氧债( oxygen debt ) ,认为氧债用于偿还运动中所欠下的氧。同时又将运动后恢复期吸氧量不平的恢复分为快恢复期和慢恢复期。目前大多数学者认为,应该用运动后过量氧耗的概念代替原来提出的氧债学说

 

【学生应掌握的知识点】

运动后过量氧耗的意义和影响因素

 

 

第三节 乳酸阈与通气阈

 

 

【教学要点】

一、乳酸阈

1 .乳酸阈与个体乳酸阈

1) 乳酸阈 : 人体在渐增负荷运动中,血乳酸浓度随运动负荷的渐增而增加,当运动强度达到某一负荷时,血乳酸浓度急剧上升的开始起点,称为 乳酸阈( lactate threshold, LT ) 。乳酸阈反映人体的代谢供能方式由有氧代谢为主开始向无氧代谢为主过渡 的临界点。通常血液乳酸浓度 4mmol · L -1 ,大约为最大吸氧量的 60%~80%

2) 个体乳酸阈 :由于个体的差异比较大,在渐增负荷运动中,血乳酸浓度激剧上升的开始起点并不都是 4mmol · L -1 ,其变化范围大约在 1.4~7.5mmol · L -1 之间。因此,此时的拐点也称为个体乳酸阈。最大吸氧量反映人体在运动时所摄取的最大氧量,而乳酸阈则反映人体在渐增负荷运动中,血乳酸浓度没有激剧堆积时的最大吸氧量实际所利用的百分比,即最大吸氧量利用率 % %VO 2 max )。其值愈高,有氧工作能力愈强;反之,有氧工作能力愈低。

2 .影响乳酸阈的因素

1 )训练水平的影响:戴维斯( Davis )的研究指出,经过系统训练后的受试者,最大吸氧量只能提高 25% ,而乳酸阈却提高 44% 。其原因是遗传因素限制了最大吸氧量的提高幅度,而乳酸阈值主要与外周的代谢因素的关系更密切。

2 )运动项目的影响:许多研究表明,长跑、游泳、自行车等项目运动员的乳酸阈值及吸氧量利用率百分比要高于短跑、短距离游泳非耐力项目运动员。

3 )肌纤维类型及酶的活性:慢肌纤维百分组成高的人,其乳酸阈也高。

4 )性别、年龄的影响:我国男女优秀运动员的最大吸氧量有显著性差异,乳酸阈时的吸氧量占最大吸氧百分比却没有明显差异。

5 )环境条件的影响:人在 4000m 高处时,大气压的下降伴随着氧分压的减少,吸氧量也大为减少,同时也影响乳酸阈。

二、通气阈

在渐增负荷运动中,用通气变化的拐点来测定乳酸阈,称为通气阈 ventilatory threshold VT )。随运动强度增大,通气量和二氧化碳排出量等指标呈非线性上升,可以此来判断乳酸阈的发生。

三、研究乳酸阈、通气阈的意义

1 .评定耐力水平

4mmol · L -1 的血液乳酸浓度时的跑速作为评定运动员有氧耐力的指标,优秀运动员通气阈不应低于最大吸氧量 80%

2 .确定训练强度

乳酸阈时的血乳浓度可维持 30min 而不增加,表明无氧运动能力水平较高,优秀运动员甚至可达 50min

3. 动处方的制定

 

 

【学生应掌握的知识点】

乳酸阈和个人乳酸阈的概念及意义

 

 

第七章 物质代谢

 

 

【本章提要】

机体所消耗的能量是由物质代谢提供的,而物质代谢的终产物必须排出体外,才能保证生命活动的正常进行。本章主要讨论营养物质的消化与吸收的规律,主要营养物质在机体内的代谢特点,代谢废物的排泄机理以及运动的影响。

 

 

第一节 消化和吸收

 

 

【教学要点】

物质代谢是指人体与其周围环境之间不断地进行物质交换。物质代谢包括同化作用和异化作用两个方面,同化作用是人体不断从外界环境中摄取营养物质,并在体内经过一系列的转 化,合成为人体的新的组成万分,或转化为能源物质贮存于体内。异化作用是人体本身原有的组成万分不断分解,能源物质不断消耗,放出能量供人体利用。广义的物质代谢过程可包括;消化与吸收、中间代谢和排泄三个阶段。

一、消化

1 .消化的概念

食物在消化道内的分解过程,称为 消化( digestion ) 。消化的方式有两种:一是通过消化道肌肉的舒缩活动将食物磨碎,消化液充分混合,同时将食物不断时向消化道远端推送,这种消化方式称之为机械性消化;另一种是通过消化腺分泌的消化液中的酶,将蛋白质、脂肪和糖类等物质进行分解成为小分子物质贩过程,这种消化方式称为化学性消化。机械性消化与化学性消化是同时进行的,相辅相成的。

2 .消化过程简述

1 )消化道平滑肌的特性

兴奋性较骨骼肌低;具有节律性运动;常处于持续收缩状态;有较大的伸展性;对电刺激不敏感,但对牵张、温度和化学刺激很敏感。

2 )口腔内消化

唾液的中淀粉酶的化学行消化和齿舌的机械性研磨与混合。

3 )胃内的消化

胃内的化学性消化

胃底和胃体部粘膜中的胃腺主要由壁细胞、主细胞和粘液细胞组成。它们分别分泌盐酸、骨蛋白酶原和粘液;胃粘膜内还有内分泌细胞,如分泌胃泌素的 G 细胞等。

胃液呈酸性,其中主要成份有盐酸、胃蛋白酶和粘液,胃液中的盐酸又称胃酸,其主要作用是;激活胃蛋白酶原成为胃蛋白酶,并为胃蛋白酶的作用提供适宜的酸性环境;使食物中的蛋白质变性面易于分解;抑制和杀进入胃内的微生物。

胃蛋白酶原由主细胞合成,分泌入胃内。胃蛋白酶原在胃酸作用下被激活成有活性的胃蛋白酶,它是胃液中主要有消化酶。

胃内的机械消化——胃的蠕动与排空

胃蠕动的主要生理意义:一方面使食物与胃液充分混合;另一方面是搅拌和粉碎食物,形成食糜,并逐渐将胃内容物推送进到十二指肠。

3 )小肠内的消化

小肠是食物消化过程中最重要的部位。小肠中,食糜受到胰液、胆汁和小肠液的化学性消化及小肠运动的机械性消化,大多数营养物质都消化到能被吸收的程度,并由小肠上皮吸收入血。

胰液。胰液中有胰蛋白酶原和糜蛋白酶原、胰脂肪酶、胰淀粉酶和肠激酶等。胰液中还含有重碳酸盐( NaHCO ' ),故胰液呈碱性。重碳酸盐作用是中和进入肠内的胃酸,使肠内容物偏碱性,有利于胰酶的活动,也保护肠粘膜免受强酸的侵蚀。

胆汁。胆 汁是由肝细胞不断生成,由肝管流出,经胆总管注入十二指肠,或由肝管转入胆囊管面存贮于胆囊,胆汁中无消化酶,它有消化作用主要是通过其中的胆酸盐来实现的。

小肠液。

小肠运动。

4 )大肠内的消化

二、吸收

1 .吸收的概念

吸收是指各种食物经消化后的产物,以及水和盐类等物质通过肠上皮细胞进入血液,或淋巴的过程。小肠是吸收的主要部位。

2 .主要营养物质的吸收

1 )糖的吸收:糖类必须消化为单糖,才能被小肠上皮细胞主动的吸收。

2 )蛋白质的吸收:无论是食入的蛋白质,还是内源性蛋白质,经消化分解为氨基酸,才能被小肠主动地进行吸收。

3 )脂肪的吸收:在小肠内指类的消化产物脂肪酸等能与胆盐形成水溶性混合微胶粒,然后透过微绒毛的脂蛋白质膜进入粘膜细胞。

 

【学生应掌握的知识点】

机械性消化与化学性消化 小肠内的消化 糖、脂肪和蛋白质的吸收

 

 

第二节 主要营养物质在体内的中间代谢

 

 

【教学要点】

一、糖代谢

1. 糖原和血糖

1 )糖原:糖原是由许多葡萄糖残基组成的带分枝的一类大分子多糖,是糖在体内的一种主要贮存形成,其中以肝脏和肌肉中的含量最多。正常成人肌糖原总量平均为 350~400g ,肝糖原总计为 75~90g 。肌糖原耗尽时,肝糖原可通过血糖的形式补充给运动的肌肉。

2 )血糖:血糖是指血液中的葡萄。血糖含量随进食、活动等情况而有波动,健康人在空腹时的血糖水平较为稳定,其值在 80 – 120mg · 100 ml -1 之间。这是由血中葡萄糖的来源和去路动态平衡所决定的。

2 .糖的生理功能

1) 供给能量:在一般情况下人体所需能量中有 60 – 70% 来自糖,故糖类是人体是了主要的能源物质。

2) 细胞结构的成分:神经组织和细胞膜中的糖蛋白和糖脂; RNA DNA

3) 调节脂肪酸代谢:糖代谢增强,抑制脂肪分解。

3 .糖在体内的分解代谢

1 )糖的无氧酵解:剧烈运动时体内供氧不足,葡萄糖或糖原在无氧的条件下分解产生乳酸,并释放能量,进行 ATP 再合成的过程,称为糖的无氧酵解。

2 )糖的有氧氧化 葡萄糖或糖原在有氧条件下,氧化成 CO 2 H 2 O ,并释放能量,进行 ATP 再合成的过程称为糖的有氧氧化。有氧氧化是糖氧化分解的主要方式 。

4 .运动与糖代谢

1 )运动对糖原的影响

一般认为,激烈的、短时间运动,依赖肌糖原的无氧分解释放的能量再使 ADP 再合成 ATP 以供肌肉活动时利用。在长时间的运动中,肌糖原贮量充足将更有利于延缓疲劳的发生。

2 )运动对血糖的影响

短时间剧烈运动后血糖浓度上升,是由于机体从安静状态进入运动状态时,交感肾上腺系统兴奋增加,促进肝糖原的分解所致。在持续时间很长的运动比赛之前,补充一些含糖的溶液或食物,以增加体贴内糖的贮备,从而提高长时间的运动能力。

二、脂肪的代谢

通常说的脂肪是甘油三酯、类脂(包括固醇及其酯)、磷脂及糖脂类等。正常成年男子的体脂约占体重的 14 – 19% ,女子约占体重的 20 – 25% 。血浆中脂肪和蛋白质组成的血浆脂蛋白,是人体内脂类的运输形式。

1 .脂类在体内生理功能

1) 氧化供能:脂肪是体内含能量最多的物质,其热价最高。人体内脂肪储量很大,是肌肉长时间运动的主要能源。

2) 细胞的组成成分:不饱和脂肪酸是细胞膜、酶和线粒体及脂蛋白的成分。

3) 促进脂溶性维生素的吸收和利用:维生素 A D E K

4) 保护作用:分布在皮下组织和内脏周围的脂肪还起着热垫和保护垫的作用,防止体温散失和对机械撞击起缓冲作用,以防止内脏,肌肉的损伤。

2 .脂肪在体内的代谢

1 )脂肪的动员:脂肪以甘油三酯储存,在脂肪酶的作用下分解为甘油和脂肪酸,释放入血,供组织氧化利用,成为脂肪动员。脂肪的动员和储存应处于动态平衡。若合成大于分解,则产生肥胖。

2 )脂肪酸的 b - 氧化:脂肪酸经过 b - 氧化逐步释放大量能量,再合成 ATP

3 .运动训练对脂代谢的影响

1 )对血脂的影响

长期地经常坚持运动对血脂有明显影响,长跑运动员的血脂比同年龄不运动者低。一次万米跑后,运动员的血浆甘油三酯的含量比跑前平均减少 11.5% 。在一次重体力活动后所引致的血浆胆固醇有明显作用。长期的有规律地体育锻炼,特别是长跑训练,对血脂的组成也有明显影响。慢跑组的血浆高密度脂蛋白含量明显增高,低密度脂蛋白含量却下降。血浆低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白含量增高是一个诱发动脉粥样硬化和患冠心病的因素。

2 )对体脂的影响

运动能显加肌肉中的能量消耗,肾上腺素分泌增加,使脂肪分解为自由脂肪酸并进入血液,大量的自由脂肪酸被组织细胞摄取并氧化供能,运动还能抑制脂肪酸的合成,脂肪的合成也相应减少。所以,运动能使脂肪分解加强,合成代谢减弱,以达到体脂减少、帝制肥胖的目的。但必须指出,适宜的体脂是必需的,过多体脂则影响健康和运动能力。

三、蛋白质代谢

1 .蛋白质的生理作用

1 )构成与修补机体组织:蛋白质是细胞的主要成分,如肌红蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白、血红蛋白等,约占细胞干重的 80% 。机体更新修补的原料也是蛋白质。儿童少年的生长发育是通过体内蛋白质的生物合成而实现的。

2 )机体的生理功能:目前已发现的酶都是蛋白质。某些重要的激素,如生长素、胰岛素等也是蛋白质。血浆蛋白参与维持血液的渗透压,维持稳态。

3 )氧化供能:在长时间大强度运动时,氨基酸也能氧化分解释放能量。

2. 蛋白质在体内的代谢

体内蛋白质降解为氨基酸,并进上步脱氨基后,氧化分解,并释放能量,测定被食入的食物中的含氮量和从尿中排出的氮量,可以确定人体蛋白质 的代谢状况。氮平衡是指人体每日摄入的氨量与排衡的正平衡,儿童、孕妇及病后恢复期属于此种情况。相反,排出氮大于摄入氮,则称氮的负平衡,禁食或消耗性疾病时属此情况。

3 .蛋白质的生理需要量

成人每日最低需要量要在 30 – 50g ,我国营养学会推荐成人每日的蛋白质需要量为 80g ,在营养方面,不仅要注意膳食蛋白质的量,还必须注意蛋白质的质。氨基酸中有 8 种是人体不能合成的,称为必需基氨酸。凡含人体必需氨基酸的品种越全数量越多的蛋白质,就是优质蛋白质。一般说来,动物蛋白质所含必需氨基酸的种类与比例同人体需要相近,故营养价值比植物蛋白质高。

4 .运动对蛋白质代谢的影响

1) 运动中提供一部分能量:占总热量的 5% 左右。

2) 运动导致骨骼肌蛋白质合成增加:运动通过刺激蛋白合成激素的增加,促进蛋白质的合成。

 

【学生应掌握的知识点】

糖、脂和蛋白质的生理功能 糖的分解代谢的两种形式 运动对脂代谢的影响

 

 

第三节 代谢尾产物的排泄

 

 

【教学要点】

一、排泄概述

1. 排泄的概念

机体将物质代谢的尾产物(主要是尿素)和过剩的物质(主要是水和一些盐类),以及机体不需要的物质(包括进入体内的异物和药物的代谢产物),经由血液循环运送到排泄器官,并排出体外的生理过程,称 排泄 。

2. 排泄的途径

1) 由呼吸器官排出,主要是 CO 2 和少量随气体排出的水分;

2) 由消化道排出。排出混入粪便中排出,如肝脏代谢产物的胆色素,以及经大肠粘膜排出的一些无机盐类,如钙、镁、铁等;

3) 由皮肤。以汗腺分泌汗形式排出,如汗中含有尿素等。

4 )由肾脏排出。以尿的形式排泄。

3 .肾脏的功能

肾脏的功能有二:一是泌尿功能,通过泌尿排除代谢终产物并维持酸碱平衡和渗透压的平衡。二是分泌牲活性物质。肾脏分泌的生物活性物质主要有促红细胞生成素、肾素、羟化的维生素 D 3 和前列腺素。

二、肾脏的泌尿功能的结构基础

1 .肾脏的基本结构特点

肾的基本结构和功能单位是 肾单位( nephron ) 。每个肾单位由肾小体和肾小管组成。

肾小体是微小的球体,包括肾小球和肾小囊两部分。肾小球是一团毛细血管网,两端分别与入球和出球小动脉相连。肾小囊是由两层上皮细胞构成的肾小球的包囊。

肾小管是一条细长而弯曲的小管,管腔与肾小囊的囊腔相通。肾小管全长可分三段,即近球小管、髓袢细段、远球小管,远球小管末端与集合管相连。

2 .肾脏血液循环的特征

肾血流量甚大,主要是通过肾脏以清除代谢尾产物。

三、肾脏的泌尿过程

尿的生成过程是在肾单位和集合管中进行的,包括 肾小球滤过( glomerular filtration ),肾小管和集合管的重吸收( reabsorption )及肾小管和集合管的分泌与排泄 这三个相互联系的环节。

1 .肾小球的滤过作用

肾小球的滤过作用主要受下列三个方面的影响。

1 )滤过膜及其通透性和滤过面积。

2 )有效滤过压: 有效滤过压 = 肾小球毛细血管压(血浆胶体渗透压 + 肾小囊内压)

3 )肾小球血浆流量:在通常情况下,由于肾血流量的自身调节,使肾小球血浆流量能保持相对稳定,肾小球滤过率也相对稳定。但在紧急情况下,如剧烈运动或严重缺氧时,通过交感神经及肾上腺素的作用,以减少肾血流量和肾小球的血浆流量养活肾小球滤过率也因之明显减少。

2 .肾小管和集合管的重吸收作用

肾小管和集合管的不同部位的重吸收能力是不同的, 近球小管是重吸收的主要部位 ,近曲小管对葡萄糖的重吸收是有一定限度的。当血液中葡萄糖浓度超过 160 – 180mg% 时,此时尿中即可出现葡萄糖,且尿糖的浓度可随血糖浓度的升高而增加。人在情绪激动时,由于交感 - 肾上腺系统的兴奋,肝,糖原大量分解为葡萄糖并释放入血,会出现一过性糖尿的现象。

3 .肾小管和集合管的分泌与排泄

肾小管和集合管的分泌是指这些管腔的上皮细胞通过新陈代谢,将所产生的物质分泌到小管液的过程。排泄是指小管上皮细胞将血液中的某些物质直接排入小管液中的过程,包括( 1 H + 的分泌( 2 NH 3 的分泌( 3 K + 的分泌。

四、肾脏在维持水和酸碱平衡中的作用

1 .肾脏维持水平衡中的作用

2 .肾脏维持酸碱平衡中的作用

肾脏在维持体液 pH 相对稳定中的作用可概括为排氢保钠。其主要是通过肾小管上皮细胞分泌 H + 与小管液中的 Na + 进行交换,来完成的。

五、运动对肾泌尿功能的影响

1 .运动对尿量及其成分的影响

剧烈运动时,血液重新分配,肾血流量下降,尿量减少;尿中酸性产物增多, pH 值降低。

2 .运动性蛋白尿

剧烈运动或长时间运动后,尿中出现大量蛋白,经一定时间休息后,尿蛋白自行消失,称为运动性蛋白尿。

 

【学生应掌握的知识点】

 

 

第八章 能量代谢

 

 

【本章提要】

能量是一切生命活动的动力源泉。人体的能量是从食物中获得的。而 ATP 是实现各种生理活动的直接能源。运动能力的高低,在一定程度上决定于不同能量系统再生成 ATP 的速率、持续时间和方式。本章在论述能量的来源与去路的基础上,重点讨论运动时的能量供应及能量代谢的测定原理和方法。

 

 

第一节 人体内能量的来源与去路

 

 

【教学要点】

一、机体能量的来源

人体内从糖、脂肪和蛋白质分解释放出来的能量,一部分转化为热能放散;一部分可用于作功的自由能转移至三磷酸腺苷( ATP )的分子结构中。

1 ATP 是机体活动的直接来源

ATP 是一种含有高能磷酸键的高能磷酸化合物, ATP 的合成与分解是体内能量转倾向利用的关键环节。 ATP 分子中高能磷酸键断裂时释放的能量,可供合成代谢之用,可转化机械能,转化为兴奋传递所需的电能。 ATP 是绝大多数生理活动的直接能源。

ATP 的贮量有限,肌细胞中的贮量仅为 5 — 7mmol·kg -1 湿肌,远不能满足身体活动的需要。所以,必须边分解、边合成,才能不断的供应肌肉活动的需要。 ATP 再合成所需的能量来自三条途径:一是磷酸肌酸( CP )的分解放能;二是糖元酵解生能;三是糖、脂肪和蛋白质的氧化。

2 ATP 再合成的途径

1 ATP 的有氧生成(氧化磷酸化):通过三羧酸循环,最终把糖和脂肪分解成 CO 2 H 2 O ,并释放能量,以 ATP 的形式储存。

2 ATP 的无氧生成:细胞内的磷酸肌酸( CP )是一种高能磷酸化合物,储量是 ATP 3~5 倍。 CP 分解时可将能量转移给 ADP ,而生成 ATP 。当体内氧供不足时,肌肉中的糖也可通过无氧酵解生成 ATP CP 分解供能进行 ATP 再合成,被称为非乳酸能;糖的无氧酵解供能进行 ATP 再合成,被称为乳酸能。

二、人体内能量的去路(转移与利用)

1 .转移为机械能供肌肉收缩做功

2 .转移到 CP 中作为能量储存

3 .转变为其它形式完成生理活动

 

【学生应掌握的知识点】

ATP CP ATP 的再合成途径

 

 

第二节 人体运动的能量供应

 

 

【教学要点】

一、人体的三个供能系统

1 .磷酸原系统( ATP-CP 系统)

磷酸原系统是由 ATP CP 都是贮存在肌细胞中的高能磷酸化物。当肌肉收缩时, ATP 迅速分解,与 ATP 分解相偶联的是 CP 迅速

分解放能,供 ADP 再合成 ATP ,根据理论计算,竭尽全力运动时,依靠磷酸原系统供能所能支持的时间为: 7.5s

人体中磷酸原系统是一切高功率运动如冲刺、投掷、跳跃、足球射门等活动的供能基础。


测定磷酸原系统的功率输出,目前常采用 Margaria 测验是令受试者以是最快速度,用 3 步登上 1.05m 的九层台阶,记录第三层至第九层台阶所需的时间。按下列计算其功率输出。

2 .乳酸能系统

乳酸能是指肌糖元或葡萄糖在无氧酵解过程中再合成 ATP ,它是机体处于氧供不足时的主要供能系统,依靠乳酸能系统供能支持的时间约为 33s

血乳酸水平是衡量乳酸能系统能力的最常的指标,在完成同一定量工作时,有训练者的血乳酸较无训练者低;而在完成短时间的极量运动后,有训练者的血乳酸水平比无训练者高 20~30%

乳酸在体内积聚过多时,会使内环境中酸碱度的稳态破坏,导致肌肉疲劳。

3 .有氧氧化系统

当运动中氧的供应能满足氧的需要时,运动所需的 ATP 即由糖和脂肪的有氧氧化过程再合成,称有氧氧化系统,可以维持较长的工作时间。所以,有氧氧化系统时进行长时间耐力活动的主要供能系统。其能量容量为无限在大。

二、运动练习的分类与能量供应的关系

1 .体能性周期性练习的概念

体能性周期性练习是指按一定顺序周而复始地重复几个基本动作的练习。按机体能量输出特征,即有氧供能和无氧供能所占的比例,又可分为有氧练习和无氧练习。

2 .无氧练习

1 )极量强度的无氧练习:无氧供能比例占 90%~100% ,其中主要是磷酸原系统供能,最长运动时间仅几秒,此类练习包括 100 m 跑,短距离赛场自行车、 50 m 游泳等。

2 )近极量强度的无氧练习:无氧供能比例占 75%~80% ,其中一部分靠磷酸原系统供能,大部分靠乳酸能系统供能,最长运动时间为 20~30s ,此类练习包括 200 m 400 m 跑,以及 100 m 游泳和 500 m 速滑等。

3 )亚极量强度的无氧练习(无氧有氧强度练习):无氧供能比例占 60%~70% ,主要靠乳酸能系统供能,最长运动时间为 1~2 min ,此类练习包括 800 m 200 m 游泳、 1000 m 1500 m 速滑以及 1 km 赛场自行车等。

3 .有氧练习

1 )极量强度的有氧练习:吸氧量为最大吸氧量的 95%~100% ,有氧供能比例占总供能的 60%~70% ,供能物质主要是肌糖原,其项目有 1500 m 3000 m 跑、 3000 m 5000 m 速滑、 400 m 800 m 游泳、 4 km 赛场自行车等。

2 )近极量强度的有氧练习:吸氧量为最大吸氧量的 85%~95% ,有氧供能比例占总供能的 90% ,供能物质主要是肌糖原的有氧氧化为主,练习时间为 30 min ,其项目有 5000 m 10000 m 跑、 10000 m 速滑、 1500 m 游泳、 15 km 滑雪等。

3 )亚极量强度的有氧练习:吸氧量为最大吸氧量的 70%~80% ,有氧供能比例占总供能的 90% ,供能物质主要是血糖和肌糖原、脂肪的有氧氧化为主,练习时间最长可达 2 小时,其项目有马拉松、 20 km 竞走和 20~50 km 滑雪。

4 )中等强度的有氧练习:吸氧量为最大吸氧量的 55%~65% ,能量来源几乎全部是有氧氧化供能,供能物质主要是脂肪,练习时间最长可达几小时,其项目有 50 km 竞走和 50 km 以上距离的滑雪。

5 )小等强度的有氧练习:吸氧量为最大吸氧量的 50% 或以下,能量来源全部是有氧氧化供能,供能物质主要是脂肪,练习时间最长可达几小时,日常生活如步行家务劳动保健性体育医疗等属于这一范围。

4 .体能性的非周期性练习

1 )爆发性练习

2 )有定规性变化的练习

3 )无定规性变化的练习

三、能量连续一体的理论及其应用

1 .能量连续统一的概念

三种能量系统在不同的项目中所占的比例各不相同,不同类型的运动项目的能量供应途径之间,以及各能量系统之间是相互联系形成的一个连续统一体。运动生理学把它称为能量连续统一体

2 .能量连续统一体的形式

1 )依无氧和有氧供能的百分比表示

2 )以运动时间为区分标准( 四个区 )

3 .能量连续统一体理论在体育实践中的应用

1 )着重发展起主要作用的供能系统

2 )制定合理的训练计划

 

【学生应掌握的知识点】

三个能量系统的特点 能量连续统一体

 

 

第三节 人体能量代谢的测定

 

 

【教学要点】

一、能量代谢测定原理与方法

1 .测定原理

1 )能量守恒定律:能量既不能创造,也不能消灭,但能传递与转化。

2 )食物的热价和氧热价

1g 食物氧化时所释放的热量称为 食物的热价 ( thermal equivalent ) 。糖和脂肪在体外燃烧琚体内热氧化所产生的热量是相等的, 1g 糖彻底氧化时产热 17kJ 4.1kcal ), 1g 脂肪彻底氧化时产热 39kJ 1g 蛋白质在体外燃烧时产热 23kJ 5.49kcal ),在体内氧化时只产热 17KJ ,因为蛋白质在体内不能彻底氧化, 把每消耗 1L 氧氧化某一物质时所产生的热量称为该物质的 氧热价 。

3 )呼吸商

生理学上把机体在同一时间内 CO 2 生成量与耗氧量的比值,即 CO 2 /O 2 称为呼吸商( respiratory quotient RQ )。 如机体当时主要依靠糖的氧化分解供能,则呼吸商接近于 1.00 ;若主要依靠脂肪氧化供能,呼吸商则接近于 0.71 ;若在长期饥饿或消耗量极大的机体本身的蛋白质和脂肪供能时,呼吸商则接近于 0.80 。在一般情况下,呼吸商常在 0.85 左右。

2 .测定方法(间接测定法)

1 )气体代谢的闭合式测定

2 )气体代谢的开放式测定

3 )产热量的计算方法与步骤

4 )新型先进仪器的测定法:我院实验室的 Oxygen Pro 心肺功能仪的方法介绍和演示。

二、影响能量代谢的因素及基础代谢率

1 .能量代谢的影响因素

1 )肌肉活动:肌肉任何形式的活动都能使产热量增加,而刺激机体的能量代谢率上升。

2 )精神活动:精神紧张状态或情绪激动时,使物质能量代谢加速。

3 )食物的特殊动力作用:进食后一段时间内,产热量增加,代谢加速。

4 )环境温度:人在 20~28 ℃时,能量代谢最稳定;而在这两种以外的环境温度下,代谢均增高。

2 .基础代谢率

基础代谢率( Basic Metabolic Rate BMR )是指人在基础状态下单位时间内的能量代谢。所谓基础状态是指人在清醒、空腹、无肌肉和紧张的思维活动、环境温度适宜的状态。基础代谢率以每小时,每平方米体表面积的产热量( KJ·m -2 ·h -1 )表示,人的体表面积可按下公式计算:体表面积( m 2 =0.0061 身高( cm +0.0128 体重( kg — 0.1529

为了更适合我国人民体格发育情况,建议采赵松山等人 1984 年发表的体表面积方程:

体表面积( m 2 =0.00607× 身高( m 2 cm +0.0127× 体重( kg — 0.0698

凡基础代谢率在正常值士 10 — 15% 之内的都属正常,大于或小于 20% 时,需作进一步检查。

三、 运动时能耗量的计算及其意义

1 .运动时净能耗量的计算公式:

(运动中吸氧量 / ml + 恢复期吸氧量 / ml

安静时吸氧量 / ml · min -1 ×(运动时间 /min + 恢复时间 /min

运动时间( min

二、计算运动时能耗量的意义

1 .评定运动强度

1 )按活动时能耗量与基础代谢的比率来划分(相对代谢率)

2 )人体安静时能耗量的倍数或梅脱( Met )来划分

2 .计算机械效率

 

【学生应掌握的知识点】

食物的热价与氧热价 呼吸商 基础代谢率 影响能量代谢的因素 相对代谢率 Met

 

第九章 感觉与运动

 

 

【本章提要】

人的感觉机能对完成运动动作具有重要意义,是提高运动能力的重要生理基础之一。而且,在长期从事运动训练的过程中,人体的感觉功能也会相应得到提高。本章概述感觉的形成,重点介绍与体育运动关系密切的位觉、本体感觉、视觉、听觉的功能活动、基本生理现象和机制,并阐明各种感觉在运动中的作用。

 

 

第一节 感觉生理概述

 

 

【教学要点】

一、感受器的一般生理特征

感受器( receptor ) 是指分布在体表或组织内部的一些专门感受机体内、外环境改变的结构或装置。感受细胞与一些神经结构、非神经附属结构一起构成感觉器官,感受细胞把机体内、外环境中的各种刺激转变为电位变化,并以神经冲动的形式通过感觉神经纤维传向中枢的特定部位,最后经过大脑皮质的分析和综合产生各种 感觉( sensation ) 。根据感受器所接受的刺激和引起的感觉性质,可将感觉大致分为 特殊感觉、躯体感觉和内脏感觉 。

1 .适宜刺激

每种感受器都有它最敏感的刺激,这种刺激就是该感受器的适宜刺激。

2 .换能作用

3 .编码作用

感受器刺激的信息转变成神经冲动的特定排列组合之中,传入中枢,这一作用称为感受器的编码作用。

4 .适应现象

当感受器长时间持续地接受某种刺激时,感觉神经冲动发放频率将逐渐下降,甚至消失,这种现象称为感受器的适应。

二、感觉信息的传导

1 .脊髓对感觉的传导 上行传导系统

2 .丘脑及其投射系统

1 ) 特异投射系统 :各感受器传入的神经冲动都要经过脑干,上行传入丘脑更换神经元,并按排列顺序,投射到大脑皮质特定区域,引起特异的感觉,故称为特异投射系统。每种感觉的传导投射系统都是专一的,并具有点对点的投射关系。

2 ) 非特异投射系统 :上述特异投射系统的神经纤维经脑干时,发出侧支并与脑干状结构的神经元发生突触联系,通过多次更换神经元之后,上行抵达丘脑内侧部再交换神经元,发出纤维弥散地投射到大脑皮质的广泛区域,此投射途径称为非特异投射系统。其主要功能是维持和改变大脑皮质的兴奋状态,对保持肌体醒沉具有重要作用,但不能产生特定的感觉。

三、大脑皮质的感觉分析功能

1 .体表感觉

主要位于中央后回,其特点有:

1 )感觉冲动向皮质投射呈现左右交叉,但头面部感觉冲动投射到左右双侧皮质。

2 )投射区域的空间位置是倒置的,即下肢的感觉区在皮质顶部,上肢感觉区在中间,头面部感觉区在底部。

3 )投射区的大小与不同体表部位的感觉灵敏程度有关。

2 .肌肉本体感觉

位于中央前回,可引起受试者产生企图发动肢体运动的主观感觉。

3 .视觉

视觉的投射区位于枕叶

3 .听觉和前庭觉

听觉的投射区域位于颞叶的颞横回和颞上回,听觉皮质代表区是双侧性的。

4 .内脏感觉

内脏感觉的投射区位于第一和第二体表感觉区。

 

【学生应掌握的知识点】

感受器的一般特征 特异性投射系统和非特异性投射系统 体表感觉投射区的特点

 

 

第二节 位觉

 

 

【教学要点】

一、前庭器的感受装置与适宜剌激

身体进行各种变速运动和重力不平衡时产生的感觉,称为 位觉(或前庭觉) 。

1 .前庭器的感受装置

前庭器是内耳迷路的一部分,是维持身体姿势和平衡的位觉感受装置。

2 .前庭器的适宜剌激

1 )囊斑的适宜剌激:囊斑中毛细胞的适宜剌激是耳石的重力及直线正负加速度运动。

2 )壶腹嵴的适宜剌激及其机制

二、前庭反射和前庭稳定性

1 .前庭反射

1 ) 肌紧张 :进行直线变速运动或旋转变速运动时,剌激囊斑和壶腹嵴,反射 地调节颈部和四肢肌紧张,以维持姿势的平衡。

2 ) 眼震颤 :当头部前倾 30 o围绕身体的垂直轴向左侧开始旋转时,因内淋巴的贯性滞后移位,使左侧壶腹嵴的毛细胞受到剌激,而右侧却相反。

2.前庭功能稳定性

 

【学生应掌握的知识点】

位觉的概念 前庭反射(肌紧张和眼震颤)

 

 

第三节 本体感觉

 

 

【教学要点】

一、本体感受器的概念

肌肉、腱和关节囊中有各种各样的感受器,称为 本体感受器 。

二、肌梭( spindle

肌梭位于肌纤维之间,与肌纤维平行排列,由特殊的肌纤维、神经末梢和胞囊组成。它是一种感受长度变化或牵拉刺激的特殊感受装置。肌肉被拉长时,肌梭也随之被拉长,感受器受到刺激产生兴奋,冲动传入中枢,反射性地引起被牵拉的肌肉收缩。肌肉收缩时,肌纤维缩短,肌梭也随之缩短,刺激消除,停止冲动的传入。

三、腱器( tendon organs

腱器分布在肌腱的胶原纤维之间,是一种张力感受器。当肌肉被牵拉的力量过强时,可使腱器兴奋,冲动传入中枢,抑制中间神经原,使牵拉反射受到抑制,避免被牵拉的肌肉受到损伤。

 

【学生应掌握的知识点】

肌梭和腱器的功能

 

 

第四节 其他感觉

 

 

【教学要点】

一、视觉( visual sense
眼是视觉器。通过视觉系统活动而产生的一种特殊感觉。

1
.眼的折光系统及其调节

1 )眼折光系统及成像

2 视调节( visual accommodation

正常眼看无限远( 6m 以外)时,进入眼内的光线近似乎行,恰好成像于视网膜上。当物距小于 6m 时,入眼内光线所成的像将移至视网膜之后,而视物模糊。正常人的眼球折光系统的折光能力,能够随物体的移近而相应的增强,使物像落在视网膜上而看清物体,这一调节过程称为视调节。

晶状体的调节: 看近物时,向前后凸出,曲率增大;反之,曲率变小

瞳孔调节: 看近物时,双册瞳孔缩小;反之,瞳孔变大

2
.眼的感光功能

(1)网膜的感光细胞:即 视锥细胞和视杆细胞 。视锥细胞对光的繁感度较低,只能在白昼的强光下才能感受光剌激而引起视觉,但视物时能辩别颜色,视杆细胞对光的敏感度高,能在夜晚昏暗条件下感受剌激而引起视觉,但无色觉,只有区别明暗。

(2)视网膜的光化学反应

(3)色觉( colar vision

三原色学说设想,视网膜上有三种视锥细胞,分别含有对红、绿、蓝三种色光敏感的感光色素。 凡不能识别三原色中的某一种颜色者均称色盲 某种视锥细胞的反应能力弱的人,对某种颜色的辨别能力较正常人差,称为色弱

3
.空间视觉及眼肌平衡

(1) 视敏度( visual acuity :又称视力,指眼对物体细微结构的最大分辨能力。

2 视野( visual field :单眼不动注视前方一点时,该眼所能看到的范围,称为视野。

3 )双眼视觉和立体视觉:两眼同时视物时,各自获得的图象信息经过视觉高级中枢处理后,综合而形成一个立体感觉,称为双眼视觉或立体视觉。

4 )眼肌平衡:正视前方视,各眼肌对称,紧张度相等,使瞳孔位于正前方。

二、听觉( audition

耳是听觉的辅助装置,外耳与中耳为传音装置,内耳与听神经是感音装置。外界的声波振动沿外耳道、鼓膜、听骨链引起耳蜗内淋巴和苦底膜振动。其底膜振动时,使听纤毛发生倾斜,毛细胞受到剌激引起电变化、产生冲动,并沿听神经传向听中枢,产生听觉。

三、皮肤感觉

皮肤内分布有多种感爱器,能产生触压觉、冷觉、温觉和痛觉等。
 

 

【学生应掌握的知识点】

视调节 视杆细胞和视锥细胞 视敏度 视野 立体视觉 眼肌平衡

 

第十章 肌肉活动的神经控制

 

 

【本章提要】

运动是动物维系个体生存和种族繁衍的基本功能之一。随着动物的进化,运动功能不断得到发展和完善。高等动物的运动能力已具有较高的水平,人类对肢体和躯干肌的操纵已经达到非常完善的境界,这一切都是随着中枢神经系统的形态结构和功能的发展而对肌肉活动的精细、准确控制的结果。肌肉活动可分反射、随意运动和节律性运动。本章着重讨论各级中枢对反射运动的调控。

 

 

第一节 神经系统概述

 

 

【教学要点】

一、神经组织

  神经系统主要由神经组织构成。组成神经组织的细胞有两大类,即 神经细胞( nerve cell ) 和 神经胶质细胞( neuroglia cell ) 。神经细胞又称神经元,是神经系统的基本结构和功能单位。

  1 .神经元

  每个神经元依据某些结构特征可分辨出三个组成部分; 细胞体( soma )、树突( dendrites )和轴突( axon ) 。

  2 .神经胶质细胞

  神经胶质细胞的功能,目前较为确定的大致有以下几方面:转运功能,构成神经元与血管之间的代谢特质的转运站参与血脑屏障的组成;构成神经纤维的髓鞘,具有绝缘作用;填补神经元的缺损;参与离子和递质的调节,胶质细胞可摄取和贮藏神经元所释放的递质,必要时重新释放出来,以调节神经元间的信息传递过程。

  二、神经冲动的产生和传导

  1 .神经冲动的产生

  ( 1 )外向电流和电紧张性电流

  ( 2 )局部反应和动作电位

  2 .神经冲动的传导

  ( 1 )局部电流学说:无髓鞘性神经纤维上冲动的传导形式。

  ( 2 )跳跃传导学说:髓鞘性神经纤维上冲动的传导形式。

  3 .神经传导的一般特征

  ( 1 )生理完整性

  ( 2 )绝缘性

  ( 3 )双向传导

  ( 4 )相对不疲劳性

  三、神经无间的信息传递

  1 .化学性突触传递

  ( 1 )突触结构: 突触前膜 突触后膜,两膜之间为突触间隙 突触小泡

  ( 2 )突触电位

  兴奋性突触后电位( excitatory postsynaptic potential, EPSP ) 是由于突出触后膜对 Na + K + ,尤其是 Na + 通透性升高而去极化所致。

  抑制性递质导致突触后膜的超极化,称为 抑制性突触后电位( inhibitory postsynaptic potential, IPSP , IPSP 的幅度因神经元膜电位水平的不同而改变。 IPSP 的机制主要是对 K + CL ˉ 尤其是 CL ˉ 的通透性升高。

  突触后神经元的反应,取决于许多突触的同时或在一段时间内先后施加影响的总和。空间总和 时间总和。

  2 .电突触传递

  电传递的速度快, 几乎不存在潜伏期(即突触延搁),电突触常可和比学突触一起构成混合突触。

  四、中枢抑制

  1 .突触后抑制

  ( 1 )传入侧支性抑制

  ( 2 )回返性抑制

  2 .突触前抑制

 

【学生应掌握的知识点】

神经传导的一般特性 突触的结构和功能特点 兴奋性和抑制性突触后电位

 

 

第二节 运动的神经控制

 

 

【教学要点】

一、脊髓对躯体运动的调节

1 .脊髓神经元

1 )运动神经元池:一块肌肉通常接受许多运动神经元的支配,支配某一肌肉的一群运动神经元,称为运动神经元池。其中有大小α运动神经元和γ神经元。

2 )中间神经元:位于传入与传出神经原之间,起介导信号的作用。

3 )运动神经元的输入:接受来自包括感觉传入信息在内的各方面的信息输入。

2 .脊髓反射

1 )牵张反射:一种以腱反射,也称为位相性牵张反射;另一种为肌紧张,也称紧张性牵张反射。腱反射主要发生于肌肉收缩较快的快肌纤维成分。牵张反射(尤其是肌紧张)主要生理意义在于维持站立姿势。

2 )屈肌反射:当动物皮肤受到伤寄存器性剌激时,受剌激一侧的肢体出现屈肌收缩而伸肌弛缓。这一反射称为屈肌反射。

3 .脊髓对运动的调节

脊髓内存在有控制走动的中枢。

二、脑干对肌紧张和姿势反射的调节

1 .网状结构对肌紧张的调节

发现在网状结构中具有抑制肌昆张及肌运动的区域,称为抑制区;还有加强肌紧张及肌运动的区域,称为易化区。它们分别对脊髓的运动神经元具有抑制和易化作用。

2 .姿势反射

1 )状态反射:迷路紧张反射颈紧张反射

状态反射在完成一些运动技能时起着重要的作用。例如,体操运动员进行后手翻、后空翻或在平衡木上做运动时,如果头部位置不正,就会使两臂伸肌力量不一致,身体随之失去平衡,常常导致动作的失误或无法完成动作。

2 )翻正反射:在体育运动中,有许多动作就是在翻正反射的基础上完成的。例如,跳水运动中的转体动作,都要先转头,再转上半身,然后转下半身。又如,篮球转身过人的动作,要先转头以带动身体,这比整个身体一起转动更迅速且协调。

3 )旋转运动反射: 人体在进行主动或被动旋转运动时,为了恢复正常体位而产生的一种反射活动,称为旋转运动反射。

4 )直线运动反射:它包括升降反射和着地反向两种形式。人体沿上下方向直线加速或减速运动时,耳石受到刺激,反射性地引起肌张力重新调整的活动称作升降反射。人体从高处跳下时,以保持身体重心减少震动,这种反射称为着地反射。例如,人从体操器械上掉下来时用手撑地就是一个明显的例子。

三、小脑和基底神经节在运动控制中的作用

1 .小脑在运动控制中的作用

它的主要功能是调节肌紧张、控制躯体平衡、协调感觉运动和参与运动学习。

2 .基底神经节在运动控制中的作用

1 )控制肌紧张使肌肉活动适度

2 )参与随意运动的稳定

3 )与运动程序有关

四、大脑皮质在运动控制中的作用

1 .皮质下行传导通路

大脑皮质对躯体运动的调节,是通过锥体系和皮质起源的锥体外系两条下行通路而完成的。

1 )锥体系:由大脑皮层中央前回的大锥体系胞的轴突组成的下行传导系统,终止在脊髓前角,支配参与肢体末端精细运动肌肉的α运动神经元,是一种单突触联系。

2 )皮质起源的锥体外系:由大脑皮层广泛区域的中小锥体细胞的较短轴突,通过网状结构等部位,经过一次以上神经元的接替,最后到达脊髓,呈双侧性控制,主要调节肌紧张和各肌群之间的协调性。

大脑皮质对躯体运动的控制命令是经由锥体系和皮质锥体外系两条途径把住处传递到脊髓,再由脊髓中 a 运动神经元这一最后公路引起肌肉运动的。

2 .运动皮质的组织结构及其对肢体肌肉的控制

3 .反馈信息对皮质控制运动的意义

五、运动中神经元活动的功能整合

随意运动从触发中枢程序的指令开始,这种指令以适当的顺序激活运动皮质的柱状模块结构,皮质脊髓纤维激活支配肌肉的 a运动神经元。这些下行纤维还通过侧支激活中枢感觉通路和上支行系统,后者再将信息反馈到皮质。从肌肉及其他有关感受器传人的信息向中枢提供有关肌肉收缩及正在执行的运动情况。(参见教科书中的图10—13)。

 

 

【学生应掌握的知识点】

脊髓反射的主要类型 翻正反射 旋转运动反射 直线运动反射 锥体系和锥体外系

 

 

第十一章 运动技能的学习

 

 

【本章提要】

运动技能的学习是一个复杂的神经过程,神经通路与突触的可塑性是运动技能学习的神经基础。本章介绍运动技能形成的条件反射学说和控制论学说。根据条件反射学说,可把动作技能形成过程人为地分为四个时期。多种因素影响运动技能学习。

 

 

第一节 动作技能学习的神经基础

 

 

【教学要点】

一、突触可塑性与学习记忆

1 .可塑性突触的主要类型

高等动物脑内的可塑性突触主要有三种类型,即 突触传递长时程增加( long term potentiation, LTP ),突触前纤维和芽( sprouting ) 。 .

1 )突触传递长时程增强

以短串( 10s )高频( 15Hz )电刺激作用于麻醉或清醒动物的海马传入纤维后,海马的突触传递可在数秒内增强,其增强效果能持续数小时至数周,这一现象称为突触传递的长时程增强( LTP )。现已证明,与运动学习相关的神经通路中多处突触均能产生 LTP

2 )突触传递长时程抑制

刺激同时作用兔的前庭神经,小脑对刺激产生抑制,原先单独刺激前庭神经所引起的蒲肯野氏细胞兴奋作用受到抑制。其时程长达 1h 被突触传递长时程抑制( LTD

3 )突触前纤维长芽

细胞活动释放的一种扩散性物质作用于神经纤维的末梢或侧支,使其增殖,形成新的突触。

2 .可塑性突触与学习

突触的可塑性与学习记忆的研究中,许多学者在实验中证明了 LTP 与学习记忆密切相关。这与在条件反射形成中,在相应联系的神经元胞体附近形成新的突触有关。

二、运动技能学习的神经通路

1 .学习神经基础分类

1 )明晰性学习

2 )内隐性学习

2 .运动技能学习的神经通路

运动技能的学习属于内隐性学习,是一种反射性学习。运动技能的学习必需饮食新的运动环节的形成,需要形成新的突触通路或对已存在的神经通路进行改造。

 

【学生应掌握的知识点】

可塑性突触的主要类型 两种学习的神经基础类型

 

 

第二节 运动技能的形成

 

 

【教学要点】

一、运动技能形成的条件反射学说

1 .条件反射的形成

条件反射学说认为运动技能的学习过程是建立条件反射的过程。

1 )作操性条件反射的形成:条件反射学说认为,运动技能的形成是通过建立操作性条件反射来实现的。

2 )条件反射形成的机制:反射活动是刺激作用于感受器,通过中枢引起的效应器规律性反应。非条件反射的神经通路是机体生来就已接接的固有联系。条件反射是以非条件反射为基础形成的。条件反射的形成是非条件刺激的皮质兴奋灶与条件刺激的皮质兴奋灶之间产生的暂时联系。

3 )建立条件反射的条件:建立条件反射的基本条件是无关刺激(条件刺激)与非条件刺激在时间上的结合,这称为强化。

2 .条件反射的抑制

1 )非条件性抑制:非条件性抑制是先天性的。是不需要训练就具有的。可区分为外抑制和超限抑制两种。外抑制超限抑制

2 )条件性抑制 条件抑制是后天获得的,它需要逐渐训练使之形成和巩固。

消退抑制

分化抑制

延缓抑制

条件抑制

3 .人类条件反射的特征

1 )第一信号系统与第二信号系统:第一信号是指现实中具体的信号,如声、光、味、触等。第二信号是现实的抽象信号,是表达具体信号的信号,对第一信号刺激发生反应的皮质系统,称为第一信号系统;对第二信号刺激发生反应的皮质系统称为第二信号系统。

2 )两个信号系统在运动技能学习中相互作用

4 .运动技能的动力定型和随机应变性

大脑皮质对外界的一系列固定形式的刺激,能够形成一整套固定形式的反应,这种现象称为 动力定型 。动力定型建立后,运动技能表现出习惯地、熟练地完成一套练习的特点。

二、运动技能形成的控制论学说

1 .信息的来源、传递和处理

2 .信息的贮存和运动技能的再现

1 )感觉记忆痕迹

2 )技巧运动功能构形

 

【学生应掌握的知识点】

条件反射形成的机制 条件反射抑制的类型 人类条件反射的特征 动力定型

 

 

第三节 运动技能形成的过程及影响因素

 

 

【教学要点】

一、运动技能形成的过程
1
.泛化相

大脑皮质内部制尚未建立起来,兴奋和抑制过程都依照大脑皮质本身的运动规律而扩散,使条件反身暂时联系很不稳定,出现泛化现象。

2
.分化相

大脑皮质的兴奋和抑制在时间、空间上日趋完善和精确,错误动作部分得到了纠正,能比较顺利地、连贯地完成完整动作,初步形成了运动技术。但易受新异或强烈刺激的干扰,动作技能重新出现多余动作。

3
.巩固相

反复练习,大脑皮质的兴奋和抑制过程在时间和空间上更加集中和精确,形成运动动力定型。

4
.自动化相

随着运动技能的巩固和发展,动作会更加熟练自如,可在低意识控制下完成运动技能,即出现自动化。即使达到动作自动化阶段后,当环境变化使自动化过程受到阻碍时,动作又会成为有意识的。例如,篮球运动员运球上篮时遇到防守时所做的分球动作方式的选择。动作自动化后,工作效率提高,出现能量节省化

二、影响运动技能形成的因素

1
.大脑皮质的兴奋状态

2
,多通道感觉信息的作用

3
.反馈信息的作用

1 )学会利用反馈信息提高教学效果

2 )不同阶段使用不同反馈信息

3 )合理应用正负反馈的信息

4 )利用想象和回忆动作练习的反馈信息

4
.消除防御反射

5
.运动技能之间的影响

1 )良好影响

2 )不良影响

 

【学生应掌握的知识点】

运动技能形成的四个过程 反馈信息在运动技能教学中的作用

 

第十二章 肌肉活动的激素调节

 

 

【本章提要】

本章介绍内分泌系统和激素的基本概念,激素作用的特点与机制,肌肉活动时的激素反应,一些主要内分泌激素的生物学作用,分泌调节原理,以及激素与运动的关系。

 

 

第一节 概述

 

 

【教学要点】

一、内分泌系统与激素

激素是内分泌细胞制造和分泌的一类高效活性物质,这些物质随血液循环而到达一定的组织或细胞(称为靶组织或靶细胞)发挥特有的效应。在体内有些内分泌细胞集中在一起形成腺体,如甲状腺、肾上腺等;也有些内分泌细胞分散存在,如分泌胃肠激素的细胞就是分散在胃肠道粘膜中的。在下丘脑,有些神经细胞兼有内分泌细胞的功能,可以分泌肽类激素。根据激素的化学成分,可将其分为四类:肽类与蛋白质类激素,如下丘脑激素、垂体激素和胰岛激素;固醇类激素如肾上腺皮质激素和性激素;氨基酸衍生物(胺类);脂肪酸衍生物如前列腺素等。

激素对体内的代谢起着十分重要的调节作用。

二、激素的生物学作用

1 .通过调节蛋白质、糖和脂肪等物质代谢和水盐代谢,维持代谢的稳态,为生理活动提供能量。

2 .促进形态的发生及形成,确保机体各个器官与组织的正常发育、成熟和生长,并影响衰老过程。

3 .调节中枢神经系统和自主神经系统的发育,影响学习、记忆和行为。

4 .促进生殖器官和生殖细胞的发育和成熟,调节包括受精、着床、怀孕,以及泌乳等过程。

5 .在机体的内外环境发生剧烈变化,如人体进行剧烈运动时,发挥重要的调节作用,使机体适应运动时的生理需求。

三、激素作用的特点

1 .特异性

激素的作用具有较高的组织特异性和效应特异性,某些激素只能与某些器官或细胞(称为靶器官和靶细胞)的受体产生特异性的结合,从而发生一定的生理效应。

2 .高效性

激素在血液中的浓度很低,但其效应却很强,在含量仅为 nmol · L -1 ~pmol · L -1 时,仍然能产生明显的效应。

3 .无始动作用

激素是一种化学信使,将信息传递给靶细胞,加强或减弱某种生理功能,但既不发动新的功能,也不能为生理过程提供原料和能量,完成信息传递后即失活。

4 .允许作用

激素有时只是其它激素或物质产生效应的条件,即允许其它激素产生作用。

5 .周期性分泌

某些激素的分泌具有一定的周期性。

四、激素作用的机制

1 .含氮激素作用机 - —— 第二信使学说

含氮激素(肽类、蛋白质、胺类激素)首先通过在细胞内生成环腺苷酸( C AMP )而对细胞发生作用,因此 C AMP 是细胞内激素介体。常把激素介体叫做第二信使,第一信使是作用于细胞膜受体的激素。

2 .固醇类激素作用机制 -—— 基因表达学说

固醇类激素是脂溶性的,故可以通过细胞膜而进入胞浆。激素 -— 受体复合物经核膜进入细胞核,激活特异的基因并诱导或减少新蛋白质的生成,而完成激素的生理效应。

四、激素分泌的调节

1 .内分泌系统与神经系统的关系

几乎所有内分泌腺都直接或间接地受神经系统的支配。肾上腺髓质直接受内脏大神经的交感胆碱能节后纤维支配,释放儿茶分胺类激素。中枢神经系统的控制表现在目前已肯定的三个轴,即: ( 1 )下丘脑一腺垂体一肾上腺皮质轴;( 2 )下丘脑一腺垂体一甲状腺轴;( 3 )下丘脑一腺垂体一性腺轴 。

2 .反馈调节(闭环调节)

各内分泌细胞的分泌水平所以能够保持相对稳定,主要是通过负反馈机制而实现的。当血浆中糖皮质激素过高时,便反馈地抑制下丘脑和腺垂体的分泌,从而减少糖皮质激素的分泌。人们把这种反馈途径称为长反馈;腺垂体分泌的 ACTH 过多时,也可反馈地抑制下丘脑分泌,这称为短反馈 CRH 达到一定量时,就近的抑制下丘脑分泌细胞的分泌,这称为超短反馈

五、肌肉活动时的激素反应

1 .快反应类激素

运动开始后即刻达到高峰,如肾上腺素,去甲肾上腺素,皮质醇和促肾上腺皮质激素。

2 .中间反应类激素

运动开后几分钟达高峰,如醛固酮,甲状腺素和垂体后叶素(加压素)。

3 .慢反应类激素

运动达 30~40 min 时,才达高峰,如生长激素,胰高血糖素,降钙素和胰岛素。

 

【学生应掌握的知识点】

激素的作用特点 第二信使学说 基因表达学说 长反馈 短反馈 超短反馈

 

 

第二节 垂体激素

 

 

【教学要点】

一、 腺垂体激素

腺垂体是提内最重要的内分泌腺。它至少分泌 7 种激素:生长素、促甲状腺素( TSH )、促肾上腺皮质激素( ACTH )、催乳素、促黑激素( MSH )、卵泡刺激素( FSH )和黄体生成素( LH )。

1 .生长激素( growth hormone GH

1 GH 的生物学作用:促进代谢和生长发育。促进氨基酸进入细胞,促进细胞中 RNA DNA 的合成,从而使蛋白质的合成增加;促进骨骼的生长发育。

2 GH 对运动的反应和适应:中等强度运动时 GH 水平上升,运动和心理因素是其原因。

2 .催乳素( prolaction PRL

在分娩后 PRL 对乳汁合成和分泌过程的作用得以发挥,开始出现高峰。在剧烈运动时, PRL 在血中的浓度升高,其原因被认为是交感神经的激活。

二、神经垂体激素

1 .升压素

其真正的作用是抗利尿效应,运动时浓度上升。

2 .催产素

 

【学生应掌握的知识点】

生长激素的作用

 

 

第三节 甲状腺素

 

 

【教学要点】

一、甲状腺激素( thyroid hormone )的生物学作用

1 .甲状腺激素对代谢的作用

1 )生热作用:甲状腺素的本质是四碘络氨酸。促进机体的代谢水平,使组织氧耗量增加。

2 )对蛋白质代谢的作用:刺激 DNA 转录,加速蛋白质和酶的合成,表现为氮的正平衡。

3 )对糖代谢的作用:促进糖的吸收,加速糖原分解,抑制糖原的合成。但同时加速外周组织对糖的利用,有降血糖效应。

4 )对脂肪代谢的作用:促进脂肪酸氧化。

2 .对生长发育的作用

对胚胎和婴幼儿的中枢神经系统正常发育起关键性的促进作用。

二、甲状腺素对运动的反应和适应

 

【学生应掌握的知识点】

甲状腺素的生物学作用

 

 

第四节 胰岛激素

 

 

【教学要点】

一、胰岛素( insulin
1
.胰岛素的生物学作用

1 )对糖代谢的作用:促进外周组织细胞摄取葡萄糖,增加糖原的合成,降低血糖。

2 )对脂肪代谢的作用:增加脂肪酸的合成。

3 )对蛋白质代谢作用:促进蛋白质的合成。

2
.胰岛素对运动的反应和适应

在递增负荷运动中,当强度超过 50% 最大吸氧量时,血中胰岛素浓度逐渐降低。

二、胰高血糖素( glucagon

1
.胰高血糖素的生物学作用

1 )对代谢:使血糖升高,增加蛋白质的分解,活化脂肪酶,加速脂肪的分解。

2 )对心肌:产生正性的变时变力效应,使心输出量增加,血压升高。

2
.胰高血糖素对运动的反应和适应

短时间动力性运动时,胰高血糖素浓度降低,长时间运动时,胰高血糖素浓度升高。耐力训练可使安静时胰高血糖素基础浓度降低。

 

【学生应掌握的知识点】

胰岛素和胰高血糖素的生物学作用

 

 

第五节 肾上腺皮质激素

 

 

【教学要点】

一、糖皮质激素
1
糖皮质激素的生物学作用

1 )对物质代谢的作用:加强糖的异生,升高血糖;促进蛋白质和脂肪的分解。

2 )对循环系统的作用:维持正常血压,降低毛细血管通透性,维持血容量。

3 )抗炎症作用:减少渗出,减少白细胞的游出。

2
.糖皮质激素与应激反应

1 )应激的概念:当创伤、感染、剧烈运动等环境变化超出人体所能适应的范围时,人体除出现各种特异性反应外,还会出现一些非特异性反应予以抵抗,这种现象被称为应激。

2 )糖皮质激素在应激反应中起重要作用,强化非特异性反应。

3
.糖皮质激素对运动的反应和适应

剧烈运动时,糖皮质激素升高。 60% 的运动强度是糖皮质激素浓度升高的强度阈。运动训练可以降低糖皮质激素对运动的反应。

二、盐皮质激素

1
.盐皮质激素的生物学作用

促进钠和水的重吸收,保钠排钾。增强血管对儿茶酚胺的敏感性。

2
.盐皮质激素对运动的反应和适应

随着运动强度的增高,血浆醛固酮浓度也逐渐增高。

 

【学生应掌握的知识点】

糖皮质激素的生物学作用及其对运动的反应 盐皮质激素的生物学作用及其对运动的反应

 

 

第六节 肾上腺髓质激素

 

 

【教学要点】

一、儿茶酚胺的生物学作用
1
.对代谢的影响

儿茶酚胺包括肾上腺素和去甲肾上腺素。促使肝糖原、肌糖原和脂肪的分解,促进产热。

2
.对心肌和平滑肌的作用

使心率和每分输出量增加,促使小动脉收缩,升高血压。应急反应

二、儿茶酚胺与应急反应

儿茶酚胺在机体 应急( emergency 时大量释放入血,作用于各器官,产生一系列生理效应。应急的意义是使机体做好战斗逃避反应。

三、儿茶酚胺对运动的反应与适应

运动伴有情绪变化时,儿茶酚胺有升高趋势。当运动强度大于 60% 最大吸氧量时,儿茶酚胺随随运动强度增大而升高。运动中去甲肾上腺素的增高大于肾上腺素。

 

【学生应掌握的知识点】

儿茶酚胺的生物学作用 儿茶酚胺在应急中的意义 儿茶酚胺对运动的反应

 

 

第七节 其他激素

 

 

【教学要点】

一、睾酮
1
.睾酮的生物学作用

1 )对代谢的作用:促进蛋白质的合成,特别是促进骨和肌肉蛋白质的合成,促进血液红细胞的生成。

2 )对生殖系统的作用:促进男雄性副性器官的发育并维持其功能,促进精子的生成。

3 )对中枢神经系统的作用:作用与大脑和下丘脑,引起促性腺激素的分泌。

2
.睾酮对运动的反应与适应

大强度运动中,睾酮的浓度升高。

二、神经肽

1
.肽类神经元与神经肽

肽类神经元( peptidergic neurons )末梢分泌的肽类物质被称为神经肽( neuropeptide )。

2
.阿片肽的生物学作用

阿片肽包括内啡肽、脑啡肽和强啡肽,有降压、镇痛等作用。

3
.阿片肽对运动的反应和适应

极量与亚极量运动时,阿片肽释放增加,血中浓度升高。

三、心钠素

1
.心钠素及其在体内的分布

心钠素,也称心房利钠因子或心房肽( atrial natriuretic factor or polypeptide,ANF ANP )。它在体内很多器官都有分布,但以心房含量为最高。

2
.心钠素的生物学作用

1 对肾的作用:通过增加肾小球的滤过率,减少肾小管对水的重吸收等途径产生利尿效应。

2 抑制肾素血管紧张素醛固酮系统,使该系统物质的含量和物质的活性下降。

3 抑制抗利尿激素的释放。

4 对心血管的作用:舒张血管,降低血压。

3
.心钠素的分泌调节

1 物理因素:细胞外液渗透压增高,血容量增加,以及低氧血症,均刺激心钠素释放。

2 体液因素:血管紧张素、生压素和肾上腺皮质激素促进心钠素释放

4
.心钠素对运动的反应与适应

运动时,心钠素的血浆水平明显升高,并表现为强度依赖性和时间依赖性。耐力运动员安静时和运动时的血浆心钠素水平都明显低于对照组。

 

【学生应掌握的知识点】

心钠素的生物学作用极其对运动的反应和适应

 

第十三章 运动过程中人体功能变化的规律

 

 

【本章提要】

人体在参加体育运动过程中,其生理功能将发生一系列规律性变化。从参加运动或比赛前一直到运动和比赛结束后的恢复,大致可分为赛前状态、进行工作状态、稳定状态、疲劳和恢复过程五个阶段。本章运用运动生理学理论与实验研究,结合运动实践,分析阐述各阶段生理反应特点及其机制,影响因素及如何调整和提高身体的适应能力,旨在对运动全过程的身体功能变化规律有一个比较全面、深刻的认识和理解,为科学从事体育教学、运动训练和健身锻炼提供依据。

 

 

第一节 赛前状态与准备活动

 

 

【教学要点】

一、赛前状态

1 .赛前状态的概念

人体参加比赛或训练前某些器官、系统产生的一系列条件反射性变化称为 赛前状态( special physical state before competition ) 。它可产生在比赛前数天、数小时或数分钟。

2 .赛前状态的生理变化及其产生机制

赛前状态的生理变化主要表现在神经系统兴奋性提高,物质代谢加强,体温上升,内脏器官活动增强。赛前状态反应的大小与比赛性和运动员的功能状态和心理状态有关。

赛前状态产生的机制可以用条件反射机制解释。

3 . 赛前状态的生理意义及其调整

1 )不同赛前状态对运动能力的影响:

赛前状态依据其生理反应可分为三种:

准备状态:中枢神经系统兴奋性适度提高,内脏器官的惰性有所克服,进入工作状态时间适当缩短

起赛热症:中枢神经系统的兴奋性过高,过度紧张

起赛冷淡: 一般是由于赛前兴奋性过高,进而引起了超限抑制,为对比赛淡漠、浑身无力。

2 )不良的赛前状态的调整:如果运动员兴奋性不高,可做些强度较大的与比赛内容近似的练习。如果运动员兴奋性过高,准备活动的强度可小些,可安排一些轻松的和转移注意力的练习。

二、准备活动

准备活动是指在比赛、训练和体育课的基本部分之前,有目的进行的身体练习。

1 .准备活动的生理作用和机制

准备活动的生理作用可归纳如下:

1 )提高中枢神经系统的兴奋性,增强内分泌腺的活动

2 )增强氧运输系统的活动,使肺勇气量、吸氧量和心输出量增加

3 )体温适度升高,体温升高可以提高酶的活性,体温每上升 1 ℃ ,代谢率增加 13% 。体温适度升高能使神经传导速度加快肌肉收缩速度增加,研究表明,人体活动的最佳体 37.2 ℃而肌肉温度为 38℃

4)降低肌肉的粘滞性,增强弹性,预防运动损伤

5)增强皮肤的血流,有利于散热

2.影响准备活动生理效应的因素

实验证明,准备活动的强度以 45%VO 2 -max 强度,心率约达 100~120 · min -1 , 时间在 10~30min 之间为宜。一般教学课中以 2~3min 为宜。

 

【学生应掌握的知识点】

赛前状态的概念和产生机制 三种不同的赛前状态 准备活动的生理作用

 

 

第二节 进入工作状态和稳定状态

 

 

【教学要点】

一、进入工作状态

1 .进入工作状态的概念

在进行运动练习时的开始阶段,人体各器官系统的工作能力不可能立刻达到最高水平,而有一个逐步提高的过程,此称为 进入工作状态( gradually entering the best working state ) 。

2 .进入工作状态的生理机制

1 )从感受器将刺激能量转化为神经冲动,到神经冲动的传导、突触传递、中枢间功能活动的逐渐协调和肌肉收缩都需要时间。

2 )肌肉活动必须依赖内脏各器官的协调活动和与之相配合之后,才能获得充足的能源物质、氧并及时地清除代谢产物。

3 .影响进入工作状态的主要因素

工作强度、工作性质、个人特点、训练水平和当时机体的功能状态。

4 极点第二次呼吸

1 极点及其生理机制:

进行具有一定强度和持续时间的周期性运动时,在运动进行到某一时程间,锻炼者常常产生一些难以忍受的生理反应,如呼吸困难、胸闷、头晕、心率剧增、肌肉酸软无力、动作迟缓不协调,甚至产生停止运动的念头等,这种机能状态称为极点

极点产生的原因主要是内脏器官的功能惰性与肌肉活动不相称,致使供氧不足 ,这不仅影响神经肌肉的兴奋性,还反射性引起呼吸、循环系统活动紊乱。

2 第二次呼吸及其生理机制:

极点出现后,如依靠意志力和调整运动节奏继续运动,不久,一些不良的生理反应便会逐渐减轻或消失,动作变得轻松有力,呼吸变得均匀自如,这种状态称为第二次呼吸

第二次呼吸产生的原因主要由于运动中内脏器官惰性逐步得到克服,氧供应增加,乳酸得到逐步清除;同时运动速度的下降使运动的每分需氧量下降又减少了乳酸的产生,这样机体的内环境得到改善,被破坏了的动力定型得到恢复,于是出现了第二次呼吸。它标志着进入工作状态阶段的结束。

二、稳定状态

1 .稳定状态的概念

进入工作状态阶段结束后,人体的机能活动在一段时间内保持在一个较高的变动范围不大的水平上,这种功能状态称为 稳定状态( stable sport state ) 。

1 ) 真稳定状态 :在进行小强度和中等强度的长时间运动时,进入工作状态阶段结束后,机体所需要的氧可以得到满足,即吸氧量和需氧量保持动态平衡,这种状态称为真稳定状态。

2 ) 假稳定状态 :在进行强度较大、持续时间较长的练习时,进入工作状态结束后,氧量已达到并稳定在最大吸氧量水平,但仍不能满足机体对氧的需要,这种状态称为假稳定状态。

 

【学生应掌握的知识点】

进入工作状态的影响因素极点第二次呼吸的现象及产生机制

 

 

第三节 运动性疲劳

 

 

【教学要点】

一、运动性疲劳的概念及其分类

1 .运动性疲劳的概念及其发展过程

运动性疲劳( sports fatigue ) 是运动本身引起的机体工作能力暂时降低,经过适当时间休息和调整可以恢复的生理现象,是一个极其复杂的身体变化综合反应过程。

2 .心理疲劳与身体疲劳

心理疲劳主观症状有:注意力不集中,记忆力障碍,理解、推理困难,脑力活动迟钝、不准确;身体疲劳是主要表现为运动能力的下降,身体疲劳分为全身的、局部的、中枢的、外周的等类型。

二、运动性疲劳产生的机制

1 .衰竭学说

2 .堵塞学说

3 .内环境稳定性失调学说

4 .保护性抑制学说

5 .突变理论

6 .自由基学说

三、运动性疲劳发生的部位及不同类型运动的疲劳特点

1 .运动性疲劳发生的部位

1 )中枢疲劳:中枢疲劳可能发生在从大脑皮质直至脊髓运动神经元。

2 )外周疲劳:

神经 - 肌肉接点传递障碍;肌细胞膜通透性改变或膜上的酶系活性下降;肌质网中的钙储减少;线粒体功能障碍。

3. 不同类型运动的疲劳特点

1) 短时间大强度运动性疲劳是 ATP 转换率下降所致。

2) 长时间中等强度运动性疲劳与能源物质利用受抑制有关。

3) 非周期性练习的疲劳是技术动作的不断变化所致。

4) 静力性运动时的疲劳与中枢神经系统供血量减少有关。

四、运动性疲劳的判断

1 .肌力测定

1 )测背肌力与握力

2 )测呼吸肌耐力: 可续测 5 次肺活量,每次测定间隔 30s ,疲劳时肺活量逐次下降。

2 .神经系统功能测定

1 )测膝跳反射阈值:疲劳时阈值升高。

2 )测反应时:疲劳时反应时延长。

3 .感觉器功能测定

1 )皮肤空间阈:阈值较安静时增加 1.5~2 倍为轻度疲劳,增加 2 倍以上为重度疲劳。

2 )闪光融合频率:疲劳时闪光融合濒率减少。如轻度疲劳时约减少 1.0~3,9Hz , 中度疲劳时约减少 4.0~7.9Hz ,重度疲劳时减少 8Hz 以上。

4 .生物电测定

1 )心电图:疲劳时 S — T 段向下偏移, T 波可能倒置。

2 )肌电图:疲劳时,肌电振幅增大,频率降低,电机械延民主党(简称 EMD )延长。

3 )脑电图:脑电图可表现为慢波成分的增加

5 .主观感觉判断( RPE )。

 

【学生应掌握的知识点】

运动性疲劳的概念 不同运动类型的疲劳的特点 判断运动性疲劳的生理指标

 

 

第四节 恢复过程

 

 

【教学要点】

一、 恢复过程的一般规律

恢复过程( process of return ) 是指人体在体育运动结束后,各种生理功能和能源物质逐渐恢复到运动的前状态的一段功能变化过程 。

恢复过程可分为三个阶段

第一阶段: 运动时能源物质主要是消耗,体内能源物质质逐渐减少,各器官系统功能逐渐下降。

第二阶段: 运动停止后消耗过程减少,恢复过程占优势,能源物质和各器官系统的功能逐渐恢复到原来水平。

第三阶段: 运动中,消耗的能源物质在运动后一段时间内不仅恢复到原来水平,甚至超过原来水平,这种现象称为超量恢复超量代偿,保持一段时间后又回到原来水平。

二、机体能源贮备的恢复

1 .磷酸原的恢复

在剧烈运动后被消耗的磷酸原在 20~30s 内合成一半, 2-3min 可完全恢复。

2 .肌糖原贮备的恢复

在短时间,高强高的间歇训练后,无论食用普膳食还是高糖膳食,肌粮原的完全恢复都需要 24h ,而且在前 5h 恢复最快。

3 .氧合肌红蛋白的恢复

运动后几秒钟可以完全恢复

三、促进人体功能恢复的措施

1 .活动性手段

1 )变换活动部位和调整运动强度

2 )整理活动

2 .营养性手段

1 )能源物质的合理调配:大多数运动员蛋白质、脂肪和糖三种食物的比例为 1.2 : 0.8 : 4.5 ;耐力运动员为 1.2 : 1.0 : 7.5 ;一般人为 1.0 : 0.6 : 3.5

2 )营养物质的补充方法

运动前补糖宜安排在赛前数日内和赛前的 1.5~2h 。运动中补粮可安排在每隔 15~30min 或每隔 30~60min 补糖为宜。

蛋白质:我国标准为运动员每千克体重每天 1.2~2.0 克。

脂肪:膳食中适宜的脂肪量为总热量找 5%~30% 即可。

维生素:多元摄入,不足则补充。

矿物质:适量补充

 

 

【学生应掌握的知识点】

恢复的三个阶段 超量恢复 促使人体恢复的

 

 

 

第十四章 身体素质的生理学分析

 

 

【本章提要】

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。良好的身体素质是掌握运动技能和提高运动成绩的基础。通常人们把人体在肌肉活动中所表现出来的力量、速度、耐力、灵敏和柔韧等机能能力统称为身体素质。更确切地讲,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。本章主要阐述力量、速度、耐力、灵敏和柔韧等身体素质的基本概念、生理基础以及发展各项素质的训练方法,为身体素质的发展与提高提供一定的生理学依据。

 

 

第一节 力量素质

 

 

【教学要点】

一、力量素质的生理基础

力量 (strength) 是指肌肉紧张或收缩时对抗阻力的能力 。

1 .骨骼肌的形态及生理生化特点

1 )肌肉的生理横断面积

据推算,每平方厘米横横断面面积的肌肉大约能产生 4.5~9kg 的力。肌肉的生理横断面是决定肌肉力量的重要因素,其生理横断面愈大,肌肉收缩产生的力量愈大。

力量训练可以使肌肉的体积增大,横断面增大,这主要是由于肌纤维增粗的结果,而肌纤维增粗的实质是肌肉中蛋白质含量的增加。力量训练可以增加氨基酸向肌纤维内部的转运,使肌组织中收缩蛋白质的合成增加。力量训练能否引起肌纤维数目增多的问题还有待于进一步研究。

力量训练除使肌肉生理横断面增大外,还伴随着其他形态结构方面的适应性变化,如肌肉的结缔组织增厚,毛细血管网增多和脂肪减少等。

2 )肌肉生化成分的适应变化

在力量训练过程中,肌红蛋白含量增加,肌肉的贮氧能力得到提高腺苷三磷酸( ATP )酶、果糖磷酸酶的活性,为肌肉收缩提供更充足的能源。

3 )肌纤维类型

长期有规律的耐力训练可增大慢肌纤维的比例。

2 .神经系统对肌肉的调节能力

1 )运动中枢的机能状态

力量训练可以使运动中枢能够产生强而集中的兴奋过程,发放同步的高频率兴奋冲动,募集更多运动单位参与工作,并使每一个运动单位发生最大的紧张变化。

2 )肌肉工作的协调能力

力量训练使支配各肌群的中枢能够准确而及时地产生兴奋或抑制过程,使主动肌、协同肌、对抗肌、支持肌的工作更加协调,从则增大肌肉力量。

二、力量素质的训练

1 .力量训练的原则

1 )超负荷原则

训练负荷接近本人平时所能克服的最大阻力或超过以往已适应的负荷。

2 )渐增阻力原则

福克斯( Fox )提出也渐增负荷的适宜方法,以用 8RM RM :表示能重复的最高次数)负荷进行训练为例,当随着力量的增大, 8RM 的负荷逐渐可以重复 8 次以上,直至能够重复 12 次( 12RM )时,就应该增加负荷,使这一增加了负荷又重新成为 8RM 。但对于训练水平低或力量较弱者,可采用负荷为 10RM ,训练到 15RM 的标准:若为发展绝对力量,可以采用负荷为 1RM ,训练到 5RM ;静力性练习可负荷为 5s ,训练到 10s 等方法。

3 )专门性原则

力量训练尽量与专项力量要求及专项技术特点相一致。

4 )合理练习顺序原则

福克斯( Fox )提出了一些主要肌群的练习顺序可供参与:大腿和髋部;胸和上臂;背和大腿后部;小腿和踝;肩带和上臂后部;腹部;上臂前部。

5 )系统性原则

力量训练次数、组数、和频度的安排要合理。

2 .几种力量训练的方法

1 ) 等张练习(动力性力量练习) :等张练习是肌肉以等给收缩形式进行的抗阻力练习,包括抗体重的专门练习(如引体向上)对抗外部阻力的力量练习(如推举杠铃、哑铃等)

2 ) 等长练习(静力性力量练习) :等长练习是肌肉以等长收缩形式进行的阻力练习,如手倒立、直角支撑等。其生理效应是使神经元持续保持较长时间的兴奋,有助于提高神经元的工作能力,能有效地发展肌肉绝对力量和静力耐力。儿童少年不宜多彩等长练习。

3 ) 等动练习 :等动练习是借助于专门的等动练习器进行力量训练的方法。在整个练习中,关节运动在各角度上均能受到同等的较大负荷,从而使肌肉在整个练习过程中均能产生较大的张力。

4 ) 离心练习 :肌肉产生离心收缩的力量练习称为离心练习。

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称为超等长练习。肌肉离心收缩能产生更大的力量,其原因是由于骨肉弹性体产生的张力变化和肌牵张反射使肌力加强。

 

【学生应掌握的知识点】

力量素质的生理学基础 力量训练的原则 常用力量训练方法的不同特点

 

 

第二节 速度素质

 

 

【教学要点】

一、速度素质的生理基础

1 .速度素质的概念

速度素质是指人体进行快速运动的能力或用最短时间完成某种运动的能力。按其在运动中的表现可以分为反应速度、动作速度和周期性运动的位移速度三种方式。反应速度是指人体对各种刺激发生反应的快慢,动作速度是指完成单个运动时间的长短,位移速度是指周期性运动中人体通过一定距离的最短时间。

2 .反应速度( reaction speed

1 )反应时:反应时的长短主要取决于感受器的敏感程度(兴奋阈值的高低)、中枢延搁和效应器(肌组织)的兴奋性。

2 )中枢神经系统的灵活性与兴奋性:运动员处于良好的赛前太太时,反应时缩短。

3 )条件反射的巩固程度:研究发现,通过训练,反应速度可以缩短 11%~25%

3 .动作速度( movement speed

1 )肌纤维类型的百分组成及其面积:快肌纤维的百分比。

2 )肌肉力量:肌力越大,动作速度越快。

3 )肌肉组织的兴奋性:兴奋性高时,刺激时间短就能引起兴奋。

4 )条件反射的巩固程度:动作技能越熟练,动作速度越快。

4 .位移速度( displacement speed

以跑为例,周期性运动的位移速度主要取决于步长和步频两个因素及其协调关系。步长主要取决于肌力的大小、肢体的长度以及髋关节的柔韧性,而步频主要取决于大脑皮质运动中枢的灵活性和各中枢间的协调性以及快肌纤维的百分比及其肥大程度。

二、速度素质的训练

1 .提高动作速度的训练

可采用变换各种信号让练习者迅速作出反应的练习以及做各种高频率动作的练习。例如:牵引跑、在活动跑台上跑、顺风跑等借助外力提高动作频率的练习,都可使练习者在不缩短步长的情况下增加步频。

2 .发展磷酸原系统供能的能力

如短跑运动员常采用 10s 以内的短距离反复疾跑,来发展磷酸原系统供能能力。

3 .提高肌肉的放松能力

4 .发展腿部力量及关节的柔韧性

腿部力量对增加步长是十分重要的,降低成本和负重训练外,可进行一些超等长练习。

 

【学生应掌握的知识点】

反应速度、动作速度和位移速度的生理学基础 速度训练的原则

 

 

第三节 耐力素质

 

 

【教学要点】

一、有氧耐力及其训练

耐力是人体长时间进行肌肉活动的能力,也可以看作是对抗疲劳的能力。

1 .有氧耐力的生理基础

有氧耐力( aerobic capacity ) 是指人体长时间进行有氧工作(依靠糖、脂肪等有氧化供能)的能力。

1 )心肺功能:优秀的耐力运动员的肺容积、肺活量均大于非耐力运动员和无训练者,肺的通气机能和弥散能力也大于一般人。

2 )骨骼肌特点:肌组织从血液中摄取和利用氧的能力与有氧耐力密切相关。肌组织利用氧的能力主要与肌纤维类型及其代谢特点有关。目前认为,心输出量是决定最大摄氧量( VO 2 max )的中枢机制,而肌纤维类型的百分组成及其本身的特点是决定 VO-2-max 的外周机制。

3 )神经调节能力:运动中枢的兴奋和抑制转换的稳定性与协调性。

4 )能量供应特点:机体的有氧代谢能力与氧耐力素质密切相关。

2 .发展有氧耐力的训练方法

1 )持续训练法

采用长距离的持续性匀速练习,主要用于锻炼心肺功能和发展有氧耐力。长时间的持续训练,可以提高大脑皮质神经过程的均衡性和机能稳定性,提高呼吸和循环系统的机能及 VO 2 max ,并可引起慢肌纤维出现选择性肥大,肌红蛋白也有所增加。

运动强度的选择十分重要,一般认为,应采用超过本人 VO 2 max 50% 的强度运动,才能使有氧能力显著提高。美国的库珀( Cooper )提出,运动时的心率应达到 150 次,强度的公式为: 安静心率 + (最高心率 - 安静心率)× 60% , 其公式中 60% 可因人而异,训练水平较高者可乘以 70% ,训练水平较低者可乘 50% 。上述诸强度标准可供参考。

近年来,国内外学者普遍认为, 个体乳酸阈( ILAT ) 强度是发展有氧耐力训练的最佳强度。

2 )间隙训练法

在两次练习之间有适当的间歇,并在间歇期进行强度较低的练习,而不是完全休息。

3 )高原训练法

在高原训练时,人们要经受高原缺氧的运动缺氧两种负荷,对身体造成的缺氧刺激比平原上更为深刻,可以大大调动身体的机能潜力,研究表明,高原训练能使红细胞和血红蛋白数量及总血容量增加、并使呼吸和循环系统的工作能力增强,从而使有氧耐力得到提高。

二、无氧耐力及其训练

1 .无氧耐力的生理基础

无氧耐力( anaerobic capacity ) 是指机体在氧供不足的情况下较长时间进行肌肉的能力,在长时间缺氧情况下,体内主要依靠糖无氧酵解提供能量。因此,无氧耐力的水平,主要取决于肌肉内糖无氧酵解供能的能力、缓冲乳酸的能力以及脑细胞对血液 pH 变化的耐受力。

1 )肌肉内无氧酵解供能的能力:优秀赛跑运动员腿肌中乳酸氧酶活性和磷酸化酶活性,短跑运动员最高、中跑者居中、长跑者最低。

2 )缓冲乳酸的能力:经常进行无氧耐力训练,可以提高碳酸酐酶的活性。

3 )脑细胞对血液 PH 变化的耐受力:经常进行无氧耐力训练的运动员,脑细胞对血液中代谢产物堆积的耐受力得到提高。

2 .无氧耐力的训练

1 )间歇训练: 练习强度和密度较大,间歇时间较短,练习时间一般应长于 30s, 1~2 min 为宜。

2 )缺氧训练:是指在憋气或减少吸气的条件下进行练习的方法,其目的是造成体内缺氧,以提高无氧耐力。

 

【学生应掌握的知识点】

有氧耐力的生理学基础 有氧耐力的训练方法 无氧耐力的生理学基础 无氧耐力的训练方法

 

 

第四节 灵敏与柔韧素质

 

 

【教学要点】

一、灵敏素质

灵敏素质( agility ) 是指人体迅速改变体位、转换动作和随机应变的能力。它是多种运动技能和身体素质的运动中的综合体现,是一种较为复杂的素质。

1 .灵敏素质的生理学基础

1 )大脑皮质神经过程的灵活性及其分析综合能力

2 )各感觉器的机能

3 )掌握的运动技能及其他身体素质的水平

4 )灵敏素质还需要其他身体素质的保证,必须有一定的力量、速度、耐力及柔韧性。

此外,灵敏素质还受年龄、性别、体重和疲劳等因素的影响。

2 .发展灵敏素质的训练

通过让运动员随各种信号改变动作的训练,可以提高大脑皮质神经过程的灵活性。以促进灵敏素质的发展。

二、柔韧素质

柔韧素质( flexibility ) 是指用力做动作时扩大动作幅度的能力。关节运动幅度的增大,对于提高动作质量十分重要。

1 .柔韧素质的生理基础

1 )关节的构造及其周围组织的伸展性

2 )神经系统对骨骼肌的调节能力

2 .发展柔韧素质的训练

1 )拉长肌肉和结缔组织的训练

2 )高肌肉的入松能力

3 )柔韧性练习与力量训练相结合

4 )柔韧练习与训练课的准备活动相结合

5 )柔韧练习要注意年龄特征并要持之以恒

 

 

【学生应掌握的知识点】

灵敏素质的生理学基础 柔韧素质的生理学基础

 

 

第十五章 体育教学与课余运动训练的生理学分析

 

 

【本章提要】

本章对体育教学与训练的基本原则、运动负荷阈运动效果的评定等方面进行讨论。体育教学训练的基本原则是依据生物科学和体育科学的基本原理制定的,随着体育科学的发展,体育教学训练的基本原则的保证。影响运动负荷阈的因素有很多,本章从训练控制的角度,对运动时间、强度、密度等进行了阐述。运动效果的生理学评定是对体育教学和训练的科学检测,以及对教学训练计划的反馈评估。

 

 

第一节 体育教学与训练原则的生理学分析

 

 

【教学要点】

一、可训练性和可逆性原则

1 .可训练性原则

可训练原则是指人体的形态结构,生理机能、身体素质等方面,可以通过体育锻炼而获得某些积极的适应性改变。

2 .可逆性原则

训练使体质增强的生理本质是积极的适应过程,当训练中止后,由于应激过程的中止而使已经获得的适应会逐步消失。

二、全面身体锻炼原则

儿童少年时期是生长发育旺盛时期,中学体育课和训练课的任务之一在于促进学生的生长发育及全面增强学生各器官功能。中小学体育课及训练课尤应注意全面身体训练。但不要将全面身体训练与发展学生的专项能力对立起来。

三、循序渐进和超负荷原则

1 .循序渐进原则

在体育教学与训练中应从易到难由简到繁、从小到大地进行。循序渐进原则的生理学基础是生特机体对刺激的适应规律及运动条件反射的建立和巩固规律。

2 .超负荷原则

超负荷原则是指运动训练的负荷应该超过以往的常量负荷,超负荷原则的生理学基础是能量代谢的超代偿规律。

四、专门性原则

专门性原则是指训练内容与运动项目的体能要求应保持一致性。从生理学角度看,任务训练负荷对人体所产生的应激,往往作用于机体某特定系统或部分,而较少影响其他系统或部分。

 

【学生应掌握的知识点】

体育教学训练的基本原则

 

 

第二节 体育教学与业余训练的负荷阈

 

 

【教学要点】

一、负荷阈的组成

负荷阈是指体育课和训练课中适宜生理负荷的低限至高限的范围,它受物理、生理、心理等多方面因素的影响。运动练习的强度、持续时间、密度和数量是组成及影响负荷阈的四个基本因素。

1 .强度

了为准确地反映该运动给予机体各器官生理负荷的强度,教学训练中又常用运动后即刻 10s 的心率来作为控制强度的方法。

2 .运动持续时间

运动持续时间是指一种练习或一堂体育课、训练课所持续的时间。

3 .运动密度

运动密度是指全课实际练习时间与全课总时间之比。

4 .运动练习的数量

运动练习的数量是指在一次教学课或训练课中,完成运动练习的总次数,总距离或总重量。

二、中学体育教学负荷阈

1 .中学体育教学负荷阈的特征

中学体育教学负荷阈的生理学基础是 心搏峰理论 和 最佳心率范围理论 。 运动生理学将每搏量达到峰值时的心率水平称为心搏峰关于峰值时的心率水平,一般在 110~130 · min -1 ,表明在此心率范围内运动时,每搏量达到最大值。通常将心输出量能保持在较高水平的心率范围称为最佳心率范围。约在 110~120 · min -1 170~180 · min -1 之间。

2 .中学体育教学负荷阈的调控

我国一些地区和学校建议将体育课适宜生理负荷的平均心率标准定为 120~140 · min -1 。一是要在心搏峰的心率水平上持续运动一定时间,使保持心搏峰时心率水平并不高,每分心输出量未达最高水平。心脏泵血功能未发挥最大泵血效率。

三、中学业余运动训练负荷阈

1 .中学业余运动训练负荷阈的特征

100~200m 跑后,心率可达 140~160 · min 400m 跑后可每分钟 200 次以上; 800~1500m 跑后心率可达 200 · min -1 ; 超长跑后心率升高不多,通常为 140 · min -1 左右。

2 .中学业余运动训练负荷阈的调控

1 )运动强度要合理控制

2 )动负荷量节奏要合理安排

3 )注意不同项目的特点

4 )注意营养和休息

 

 

【学生应掌握的知识点】

体格 参数评价和指数评价 常用的机能评定生理学指标 定量负荷评定的实验方法 定量负荷评定的原理 极量负荷评定的生理学指标

 

 

第十六章 健身活动的生理基础

 

 

【本章提要】

健身活动是人体旨在增进健康、增强体质所进行的有目的的活动。通过适宜的生理学方法可对健身效果进行评定。本章主要就健康、健康评价的原理与方法、健身运动处方的要素与内容、身体万分的测定方法、正常值以及肥胖和运动减肥、健身锻炼与免疫的关系等问题进行阐述。以期为科学合理的开展健身锻炼提供生理学依据。

 

 

第一节 健身活动的意义

 

 

【教学要点】

一、健康的生理学评价

1 .健身活动的概念: 就是以强身健体为目的所进行的身体活动。

2 .健康的概念: 健康是一种在身体上、精神上的完善状态以及良好的适应能力,而不仅仅是没有疾病和衰弱的状态。

3 .健康评价的方法

重点介绍评定人体有氧能力的方法

1 )台阶实验(具体参见实验内容)

2 )跑步实验(具体参见实验内容)

二、健身活动的生理作用

1 .对心血管系统的作用

1 )心率:长期坚持锻炼的人,安静状态下心率比常人低,心功能节省化。

2 )每搏量: 健身运动可使每搏输出量增大,可以改善耐力,进而增强体力。

3 )运动性心脏肥大 运动性心脏肥大现象不仅在职业运动员出现,且在长期坚持耐力项目锻炼的人身上也可见到。这是对长期运动训练的良性适应。

2 .对骨骼肌的生理作用

1 )对肌肉耐力的影响:肌肉耐力即指肌肉进行长时间运动而不出现或推迟出现疲劳的能力。健身活动可以使骨骼肌毛细血管数量增加,肌糖原与肌红蛋白增加,协调性改变,从而提高肌肉耐力。

2 )对肌力的影响:特别是力量性、速度性的活动引起快肌纤维出现选择性肥大,快肌纤维的面积可以提高,肌力增大。

 

【学生应掌握的知识点】

健康的定义 有氧运动能力的评价方法 健身活动对心血管系统和骨骼肌的良性作用

 

 

第二节 健身运动处方

 

 

【教学要点】

一、运动处方概述

1 .运动处方的概念

运动处方( e xercise presciption ) 是根据参加健身活动者的体质和健康情况以处方的形式确定运动的种类、时间、强度、频率与注意事项。

2 .运动处方的分类

1 )健身运动处方:健康人以增强体质为目的。

2 )竞技运动处方:专业运动员以提高专业运动成绩为目的。

3 )康复锻炼运动处方:患者以治疗和康复为目的。

二、健身运动处方

1 .运动处方的要素

1 )运动形式

第一类:有氧耐力运动项目。

第二类:伸展运动及健身操。

第三类:力量性锻炼。

2 )运动时间

进行 5~10min 的耐力运动能改善心血管的功能,每天坚持 20~30min 的运动效果最佳。

3 )运动频率

当每周锻炼多于 3 次时,最大吸氧量增加逐渐趋于平坦。而每周锻炼少于 2 次时,通常不引起改变,每周锻炼 3~4 次是最适宜的频率。

4 )运动的强度及监控

心率:

A. 最大贮备心率百分数法:

最大贮备心率 =HR max -HR rest ,如训练时 心率为最大心率贮备的 75% ,则方程式如下: THR75%=HR -rest +0.75(HR max- -HR rest )

B. 靶心率范围法: 靶心率( target heart rate ) 是运动中能获得最佳并能确保安全的心率。如一名 40 岁男子,安静心率为 75 / 分,最高心率为 180 / 分,则靶心率范围的下限为 132 / 分,而上限为 156 / 分。

梅脱:静息状态下耗氧量绝对值约为 250ml ,相对值约为 3.5ml · kg -1 · min -1 , 这一安静状态下的值规定为 1 梅脱。

自感用力度。

2 .健身运动处方的内容

1 )准备部分

2 )基本部分

3 )结束部分

 

【学生应掌握的知识点】

运动处方的概念与要素 运动强度的心率百分数法和靶心率法 健身处方的内容

 

 

第三节 身体成分与减肥

 

 

【教学要点】

一、身体成份的测定方法

组成人体总体重的各个部分(骨骼、骨骼肌、关节、韧带、脂肪等)从功能上可分为二类:瘦体重和体脂。

身体内的脂肪贮藏量决定于贮藏脂肪细胞的数量及每一个脂肪细胞的体积和容积。研究表明,成人以后,运动或限制进食都不能有效地减少脂肪细胞的数量,所以成年人体重的减轻只能是脂肪容积(体积)的减小,而不是脂肪细胞数量的减少。

1 .水下称重法

2 .皮褶厚度推算法

最常用的简易测定法是测身体两点的皮褶厚度,背部测量部位在右肩胛骨下角的下方,上臂部测量右上臂肱三头肌肌腹处。上述两点皮褶厚度相加作为 X ,然后按受试者年龄、性别查表计算其身体密度。

二、体脂值与运动

1 .体脂值

美国运动生理学家福克斯( Fox )报导, 普通男大学生体脂约为 15% ,女大学生约为 26% 。运动员体脂比常人低。国外一项资料报导了运动员体脂的分级:

很低:男运动员 6%~8% 女运动员 6%~10%

低:男运动员 9%~12% 女运动员 11%~15%

正常:男运动员 13%~15% 女运动员 16%~20%

高:男运动员 16%~17% 女运动员 21%~25%

很高:男运动员> 18% 女运动员> 26%

2 .身体成分和运动的关系

体脂在力学上和代谢上对多种体育活动产生负面的影响。

三、肥胖与减肥

1 .肥胖的起因及危害

单纯肥胖的根本原因是热能不平衡,即热能摄入量大于消耗量,多余的热能以脂肪的形式贮存在体内,使体重和体脂水平超出正常。单纯性肥磁场是最常见的一种,可占肥胖人群的 94% 高脂肪加高糖膳食也是肥胖的原因。此外,体力活动不足可能是形成肥胖的重要因素。

Simmonsion 提出,至少有 26 种医学情况与肥胖有关。例如,高血压、高血脂、冠状动脉硬化性心脏病、糖尿病、胆囊疾患、骨关节病、肾病及恶性肿瘤等。此外,肥胖还可以引起严重的心理损伤。肥胖者的情绪不稳定,尤其是少儿肥胖,由于参加剧烈运动受限制,有时会造成孤僻的性格。

3. 运动对人体能量代谢和身体成分的影响

运动增加热能消耗。例如,肥胖人快速行走的能量消耗可达到 1254kJ · h -1 , 如每天行走 3h ,则一周内的热能消耗量可增加 26334KJ 。运动中脂肪的利用受三种因素的调节和控制。

1) 运动负荷的强度和时间:高强度短时间的运动,脂肪一般都不能动用。

2) 个体训练状态:训练适应性好的人脂肪酸的氧化能力强。

3) 运动前数日内膳食中糖和脂肪的含量:如糖比例高,则供能时以糖的消耗为主。

3 .运动减肥

采用运动措施结合减少膳食的热能摄入量减轻体重,特别是降低体脂明显有效。多数学者提出,每周减体脂 0.4~0.5 kg 较适宜;每周减体脂 1 kg 在医学上是可以接受的,但不宜超过。具体措施可在一周内进行 3~5 次运动,每次持续 20~30 min ,运动强度可取最大心率的 60%~70% ,这种运动量被认为是刺激脂肪消耗的阈值。运动方式和内容提倡采用动力性、大肌群参与的有氧运动,如走路、跑步、游泳、骑自行车、有氧舞蹈等。

 

 

【学生应掌握的知识点】

身体成分的概念 体脂值 瘦体重 皮褶厚度推算法 运动对人体成分的影响

 

 

第十七章 儿童少年与体育运动

 

 

【本章提要】

儿童少年在生长发育过程中,存在着一定的规律性,了解这些规律对开展儿童少年的体育锻炼具有重要意义。在进行体育教学和运动训练时,应根据他们的年龄特点,合理安排练习内容,才能有效地促进其生长发育、增强体质、掌握运动技能。本章主要介绍儿童少年的生理特点和身体素质的发展规律,以及运动定向的生理学依据,提出在体育教学及运动训练时应注意的一些问题。

 

 

第一节 儿童少年的生理特点

 

 

【教学要点】

一、运动系统

1 .骨骼与关节特点

1 )骨骼:儿童少年时期、骨骼正处于生长发育阶段,软骨成分较多,骨组织中有机物与无机物之比为 5 5 ,而成人为 3 7 ,所以,其骨骼弹性大而硬度小,不易完全骨折,但易弯曲变形。

2 )关节:儿童少年关节面软骨较厚,关节囊较薄;关节内外的韧带较薄而松弛,关节周节的肌肉较细长,所以其伸展性与活动范围都大于成人,关节的灵活性与柔韧性都易发展,但牢固性较差,在外力的作用下较易脱位。

2 .肌肉的特点

儿童少年肌肉中含水量较多,蛋白质,脂肪以及无机盐类较少,肌肉细嫩,与成人相比,收缩能力较弱,耐力差,易疲劳,但恢复较成成人快。

3 .体育教学与训练中应注意的问题

1 )注意培养正确的身体姿势。

2 )充分其柔韧性。

3 )多采用伸展练习发展力量

二、氧运输系统

1 .血液

儿童少年的血液总量、体重百分比来看,比成人多,成人的血量约占体重的 7%~8% ,新生儿血液总量占体重的 15%

2 .心血管系统

1 )心脏的重量和容积:儿童少年心脏的重量和容积均小于成人,但与体重的比值与成人相近。

2 )心率、心输出量:心率较快,每搏和每分输出量比成人小,但相对值每千克体重的心输出量大。

3 )血压:儿童少年血压低,青春发育期后,血压明显升高,称为青春性高血压,一般多见于身体发育良好,身体增长迅速的表少年。

3 .呼吸系统

1 )呼吸频率与肺活量:呼吸频率快,肺活量小。

2 )肺通气量与摄氧量:最大通气量和最大摄氧量的绝对值比成人低,但其上对值对并不低于成人,甚至还略高于成人水平。

4 .体育教学与训练中应注意的问题

1 )根据氧运输系统的特点,活动应以短时间速度性练习为主,不宜采用过多的耐力性、力量性及静力性练习。

2 )为发展心肺功能 13 岁后力量及耐力性练习的比例可稍增加

3 )在练习中必须注意动作与呼吸的正确配合 避免作过多的屏气

4 )要注意区别对待。

三、物质代谢和能量代谢

1 .物质代谢

1 )蛋白质代谢:儿童少年蛋白南代谢特点是合成过程大于分解过程,即处于正氮平衡,所以每天蛋白南的需要量比成年人高。

2 )脂肪代谢:儿童少年膳食中缺乏脂肪会影响生长发育,但脂肪过多可致肥胖,对机体生长发育产生不良的影响。

3 )糖代谢:糖代谢的调节儿少不如成人完善。

4 )水盐代谢:儿少水代谢的神经体液调节尚不够完善。

5 )钙和磷的摄入对于骨组织的构成具有重要的意义,尤其是生长加速期和性成熟期的需要量明显增加。

2 .能量代谢

儿童少年肝糖原的贮量比成人少,肌肉占体重的百分比和肌糖原也较成人少,加上最大吸氧量水平低,糖的有氧氧化能力也不及成年人,在长时间肌肉工作中易发生血糖水平的下降,耐久力差。

3 .体育教学与训练中应注意的问题

1 )合理安排膳食,加强营养,重视铁钙等元素的摄取。

2 )应逐步安排一些耐力练习。

四、神经系统

1 .神经过程兴奋和抑制的发展

6~13 岁左右,神经系统的兴奋占优势, 8 岁以前分化能力较差, 8 岁以后分化能力逐渐完善。

2 .两个信号系统的特点

儿童时期第一信号系统占主导, 9~16 岁第二信号系统逐渐发展, 16~18 岁第二信号系统已经发育到成人水平。

3 .青春发育期神经系统的稳定性

这一阶段神经系统的稳定性暂时下降,尤以女性为明显。

4 .体育教学与训练中应注意的问题

1 )体育活动项目要生动有趣。

2 )不宜做精确度很细,难度很大的动作。

3 )多采用直观形象的教学法

4 )对女生的动作要求应区别对待

 

【学生应掌握的知识点】

儿童少年各系统的生理特点以及在体育教学训练中应注意的事项

 

 

第二节 动作技能和身体素质的发展

 

 

【教学要点】

一、基本动作的特征

1 .走

2 .跑

3 .跳跃

二、身体素质的发展

1 .身体素质发展的特点

1 )身体素质的自然增长:不同的阶段增长的速度不同。

2 )身体素质发展的阶段性:增长阶段和稳定阶段;快速增长阶段与慢速增长阶段。

3 )身体素质增长的顺序性:速度、速度耐力、腰腹部肌力、下肢爆发力、上肢静力。

2 .各项素质的年龄变化

1 )力量素质的年龄变化:

2 )速度素质的年龄变化:

3 )耐力素质的年龄变化:

4 )灵敏素质的年龄变化:

5 )柔韧素质的年龄变化:

 

【学生应掌握的知识点】

儿童少年身体素质发展特点

 

 

第三节 运动定向的生理学依据

 

 

【教学要点】

一、运动定向与科学选材

选材时不宜过早地确定专项,应在全面训练的基础上,视少年儿童的实际发展情况再定专项。某些较早出现优异运动成绩的项目,可以在选材时就定向

二、科学选材与年龄

1 .科学选材的年龄特点

1 )各运动项目达到高水平运动成绩的年龄期

2 )各运动项目达最佳成绩所需训练年限

3 )确定初级选材的适宜年龄及应注意的问题

2 .生物年龄与日历年龄

三、主要运动项目选材的生理学评价

1 .力量性项目

2 .速度性项目

3 .耐力性项目

4 .球类项目

 

 

【学生应掌握的知识点】

确定初级选材的适宜年龄及应注意的问题 主要运动项目选材的生理学评价

 

 

第十八章 女子与体育运动

 

 

【本章提要】

女子在生理功能和运动能力方面都存在一些与男性不同的特点。体育锻炼与教学训练均应考虑这一性别差异因素。本章着重介绍女子运动能力,如力量、有氧能力、无氧能力特点及运动对月经周期的影响。了解与掌握这些特点。对科学地安排体育教学、运动训练及健身锻炼都有十分重要的意义。

 

 

第一节 女子运动能力的特点

 

 

【教学要点】

一、力量的性别差异

1 .肌肉力量

男孩和女孩在性成熟之前,肌肉力量没有明显差异,但在 12~14 岁后,男女之间的力量出现了明显差异。

2 .决定力量性别差异的因素

1 )骨骼肌的特点:女子的骨骼肌体积小,肌肉力量较男子差。这与女子体内雄性激素水平低有关。一般认为,女子肌力增加的原因是改善了神经控制,增强了神经冲动的传递,使原来不活动的肌纤维活动起来,募集更多的运动单位参与了工作,而与骨骼肌体积增大的关系不密切。

2 )骨骼的特点:女子骨杠杆较短,骨骼肌附着面不如男子的大等。

二、有氧能力的性别差异

1 .最大吸氧量的性别差异

就自然增长而言,男子的最大吸氧量在 17 岁达峰值,而女子是在 14 岁达峰值。

2 .决定有氧能力性别差异的因素

1 )女子的氧运输系统功能:女子的肺通所量及肺活量等小于男子,男子的屏息时间长于女子。人体血液运输氧的能力主要取决于血红蛋白的数量,女子无论是红细胞总量都比男子低。女子的心脏无论重量、体积等指标均较男子低。因此,女子的心搏量和每分输出量均低于男子。

2 )女子组织利用氧的能力:女子在有氧氧化供能能力上较男子具有更大的优势和潜力,如女子体内一些糖有氧代谢酶的活性较男子高,女运动员的糖有氧代谢能力比男子高,女子在长时间的耐力运动中比男更依赖脂肪供能。

三、无氧能力的性别差异

女子的磷酸原和乳酸能容量低于男子

四、运动负荷时功能变化的性别差异

1 .定量负荷时机体的反应

在进行负荷量、持续时间及其他条件相同的运动时,女子的反应程度较大,同时恢复也较慢。

2 .极量运动时的反应

在尽本人最大能力进行运动时,女子的各器官、系统的功能表现为动员快,潜力较小、负荷以后恢复较慢。

 

【学生应掌握的知识点】

女子肌肉力量的性别特点 女子有氧和无氧能力的性别特点 女子运动负荷能力的性别差异

 

 

第二节 月经周期与运动

 

 

【教学要点】

一、卵巢的内分泌功能

1 .雌激素的主要作用

1 )对生殖器官的作用:促进各种附属生殖器官的发育。

2 )对乳腺和副性征的影响:刺激乳腺导管和结缔组织增生,使骨盆宽大。

3 )对代谢的影响:增强成骨作用,绝经期雌激素缺乏,导致骨质疏松。

2 .孕激素的主要作用

1 )对子宫的作用:促使子宫内膜增生,有利于受精卵着床。

2 )对乳腺的作用:促进乳腺发育。

3 )产热作用:使基础体温在排卵日后升高 1 ℃

二、月经周期与运动

1 .月经周期的生理变化 (分三个期)

2 .月经周期与运动能力( 经前期较差;中期运动能力较好)

3 .运动对月经周期的影响 (运动员初潮偏晚;长时间力竭性运动导致运动性闭经)

 

【学生应掌握的知识点】

雌激素的主要作用 孕激素的主要作用 女性生殖周期与运动的关系

 

第十九章 老年人与体育锻炼

 

 

【本章提要】

  老年人生理有着与青年人不同的特点,因此老年人的体育活动必须科学适量。本章从锻炼对老年人运动系统、心血管功能、呼吸系统、神经系统、代谢能力及身体成份的良好影响说明运动对延缓衰老的作用,同时也提出老年人锻炼时应遵循的生理原则。

 

 

第一节 衰老的概述

 

 

【教学要点】

一、衰老的定义和机制

衰老 ( aging ) 是人体随着年龄的自然增长,机体出现的一系列生理机能和形态方面的退行性变化。衰老的原因假说,主要有以下几种:

  ( 1 )程序衰老说(生物钟学说)

  ( 2 )体细胞突变说

  ( 3 )自由基说

  ( 4 )神经内分泌说

  ( 5 )免疫衰老说

  二、老年期的界限

  1982 年联合国老龄问题世界大会提出, 60 岁为老年期的开始年龄。

 

【学生应掌握的知识点】

  衰老的原因假说

 

 

第二节 体育锻炼对延缓衰老过程的影响

 

 

【教学要点】

一、体育锻炼对老年人运动系统的影响

  1 .骨骼

  60 岁以上的男性骨质疏松者有 10% ,女性达 40% 80 岁以上的老年人几乎都有骨质疏松现象。

  大量研究证明,体育锻炼,特别是跳跃形式的练习,在提高骨密度峰值和延缓随着年龄增长骨密度下降起着非常重要的作用,对运动预防骨质疏松是有效的。这对提高骨骼的抗折断、弯曲、压拉、扭转方面的性能和防止老年性骨折都起重要作用。运动还可改善骨骼的血液循环,增强骨骼的物质代谢,提高骨的弹性和韧性,推迟骨细胞的老化过程。

  2 .关节

  随着年龄增长,关节的稳定性和灵活性逐渐下降。这是因为关节面退化,胶原纤维降解,滑液膜纤维化,滑液粘滞性减小,关节韧带伸展性下降等造成的。

  经常运动可加强关节的坚韧性能,提高关节的弹性和灵活性,对防止老年性关节炎,防止关节附近肌肉萎缩,韧带松弛滑液分泌减少和关节强直等均有效。

  3 .骨骼肌

  60 岁以后肌力下降显著,且从事非体力劳动者比体力劳动者更为明显。经常参加体育锻炼的老人,肌肉萎缩较少,肌力可得到一定保持。

  二、体育锻炼对老年人心血管功能的影响

  衰老损害心脏的泵血能力。其原因是心肌萎缩,结缔组织增生,脂肪沉积。衰老也引起血管的弹性下降,发生硬化,管腔变窄,血流阻力加大,使动脉压升高。

  在进行一次最大强度运动及各种定量工作条件下,心血管机能反应随年龄增加而增大,而恢复过程则延长。

  三、体育锻炼对老年人呼吸功能的影响

  通常肺功能在 30 岁左右开始逐渐退化, 60 岁以后加速。

  呼吸系统衰老的三个最重要的变化是: 肺泡体积逐渐增大,肺的弹性支持结构蜕变和呼吸力量减弱 。不锻炼的人其呼吸系统的老化速度要比经常锻炼的人增快 1 倍。老年人经常锻炼可以推迟呼吸机能的老化过程。

  四、体育锻炼对老年人神经系统的影响

  进入老年后,脑细胞会减少 10%~17% 。在神经生理方面出现视敏度下降,睡眠不稳定,听力下降,记忆力减弱,反应时延长,神经系统容易疲劳,疲劳后的恢复也较慢等。

  经常体育锻炼对推迟血管硬化有积极作用,这无疑对脑的供血和供氧是有利的。

  五、体育锻炼对老年人代谢的影响

  老人消化道各种腺体已有萎缩,消化功能的降低将影响各种营养素的吸收,脂类代谢能力下降,容易使脂类物质在血管壁上沉积而导致动脉硬化的发生。

  老年人体育锻炼后 5~30min ,血胆固醇含量较安静时低。

  六、体育锻炼对老年人身体成分的影响

  有规律地进行锻炼,就可以使老年人消耗更多的食物和热量,这样即可以保持营养的需要,又能消耗多余的脂肪。

 

【学生应掌握的知识点】

  体育锻炼对老年人骨骼、关节、骨骼肌、心血管功能、呼吸功能、神经系统、代谢和人体成分的影响

 

 

第三节 老年人体育锻炼的生理原则

 

 

【教学要点】

  一、循序渐进原则

  二、经常性原则

  三、个别对待原则

 

 

【学生应掌握的知识点】

  老年人体育锻炼的原

 

 

第二十章 环境与运动

 

 

【本章提要】

人体对外界环境变化的反应,总是与这些环境的变化相适应,并通过体内一系列调节功能实现的。作为锻炼身体和运动竞赛,人们往往要在冷或热环境下进行运动,如滑雪运动员要冒着 0 ℃ 以下的严寒滑行,登山的低压缺氧环境功能的调节提出特殊要求。本章对这些外界环境与人体运动能力及生理功能调节的关系作简要阐述

 

 

第一节 冷热环境与运动

 

 

【教学要点】

一、体温的调节与运动

1 .体温( body temperature

正常人体口腔温度一般在 36.5 ℃ ~37.2 ℃之间,腋下温度较口腔温度略低 0.2 ℃ ~0.4 ℃ ,直肠温度较口腔温度略高 0.3 ℃ ~0.5 ℃

一般人体温在清晨 2~6 时最低,下午 2~6 时最高,其变动范围在 0.5 ℃ ~1 ℃之间。女子比男子略高 0.3 ℃

2.机体的产热和散热

1)产热过程

机体在安静时,主要由内脏器官产热,其中肝产热居首。当机体运动或劳动时,肌肉便成为主要产热器官,占总产热量的 90%左右,寒战是肌肉不随意的节律性收缩,最强的寒战可使体内产热增加4倍。

2)散热过程

辐射( radiation

传导( conduction

对流( convection

蒸发( evaporation

3)蒸发散热的两种方式

不感蒸发或不显汗

可感蒸发或显汗

3 .体温的神经调节

体温的相对恒定是在下丘脑体温调节中枢的控制下,通过增减皮肤的血流量,发汗、寒战等生理反应经常维持于一个稳定的水平,称自主性体温调节。

4 .运动与体温

运动中工作肌肉可使身体的产热量增加 10 倍以上,由于运动时能耗量急剧增加,散热虽已加强,但机体的总产热量仍可暂时大于散热量,所以运动中体温会暂时升高。

二、热环境与运动

1 .运动与劳动中的热应激

炎热的刺激引起机体的应激反应主要有:

1 )循环系统应激反应

2 )代谢和内分泌应激反应

3 )发汗

4 )尿量

2 .热习服

不间断或反复居留在高温气候中,身体对抗热应激的稳定性得到发展

出现热适应状态为热习服。

习服时,出汗和蒸发散热的能力大大增强。

安静时和肌肉活动时心率的减少,心搏量逐渐增加,心输出量在热习服的全过程中不发生变化。

3 .身体训练与耐热性

为了在高温高湿气候下进行比赛取得好成绩,运动员应该在赛前 7~12 天就在高温环境下开始适应性训练,才能使机体适应炎热高温环境下的运动。

4 .热危害

1 )热环境与运动能力

在热环境中运动,身体为加强散热,血管普遍舒张,使得静脉容量血管中的血液增多。出现循环血量减少,并引起心脏前负荷的降低,最终影响氧运输的能力。

2 )脱水及热疾病的预防

热造成的危害包括脱水、热痉挛、热衰竭、和中暑等热疾病。

要预防热危害或将热危害减少到最小程度, Brooks 提出如下 12 条简单原则。

5 .补充液体指南

1 )水和盐的补充

2 )按丢失补液体

3 )补充液体方法

4 )注意气候因素

三、冷环境与运动

1 .在冷环境中运动

低温可使神经、肌肉和腺体的兴奋性降低,低温可使氧运输能力和组织的代谢水平降低,从而使最大摄氧量下降;寒冷还会使肌肉粘滞性增加或寒战,即影响运动技能的发挥。

2 .冷习服

评定人体对冷的习服有三种基础测验方法:

第一种方法,是测定产生寒战的皮肤温度阈值。

第二种方法,是测量手和足的温度

第三种方法,是观察在寒冷中睡眠的能力

 

【学生应掌握的知识点】

体温调节机制 产热与散热的平衡 热应激与热习服 热环境运动中的补液原则 低温的运动的影响

 

 

第二节 水环境与运动

 

 

【教学要点】

一、水环境与运动能力

水环境中的运动对呼吸功能的影响较陆上项目深刻,因而对呼吸肌的锻炼较之陆地为佳。

人在水环境中运动对循环功能也有良好影响,人在水环境中运动时的平卧姿势给心脏工作带来有利条件,给静脉血的回流创造了有利条件;水波对身体表面的拍击对静脉回流也有促进作用。水环境中运动中可使循环功能发挥更大潜力。在水中运动,能量的消耗比在陆上进行同强度、同时间的运动要大,这是因为水的导热性是同温度空所的 28 倍。

在水环境中运动,运动技能的掌握比陆地上要求更高,水浮力使人在水中的支撑感觉被削弱,产生不习惯的漂浮感。

二、对水环境的适应

第一阶段,是入水后最初几分钟内,冷的刺激反射性地引起毛细血管收缩、皮肤发白,散热养活产热加强:第二阶段,是皮肤血管反射性舒张,血液流向皮肤,皮肤发红,有温暖感觉;第三阶段,是如果持续在水中停留过久,身体散热过多,会发生寒战,以加强产热过程;第四阶段,是若继续仪太长,引起小动脉收缩,小静脉扩张,血液带留皮下静脉中而使皮肤和嘴唇青紫。

 

【学生应掌握的知识点】

水环境中的运动特点与对水环境的适应

 

 

第三节 高原环境与运动

 

 

【教学要点】

一、高原环境对运动能力的影响

高原环境具有低压、低氧、寒冷、日照时间长、日夜温差大等特点。在高原实测的人体 VO 2max 表明,高度愈高, VO 2max 下降得愈多。高原运动与比赛的资料表明:

1 )导致运动能力下降的临界高度大约在海拔 1200m

2 )运动持续时间超 2min 以上的全身性耐久运动,到高原后运动成绩下降;

3 )短距离项目由于高原空气稀薄,减少了跑进时消耗在克服空气阻力上的能量,所以成绩有所提高;

4 )度与全身耐久力关系不大的项目受高原影响不大,对投掷项目来说,需要利用空气升力的项目(如标枪等)可能受影响,而铅球、链球成绩由于空气阻力下降反而会提高。

二、高原习服

高原居民不会有特殊的不良应,这就是身体缺氧产生了适应,或称高原习服。

高原训练是一种在低压缺氧条件下的强化训练。这种训练人体有两种负荷,一种是运动缺氧负荷,这在平原也有;另一种是高原缺氧的负荷,这是平原所没有的。这两种负荷的相加 , 便造成了比平原更为深刻的缺氧刺激,以调动身体的机能潜力。

要使高原训练取理想的效果以应处理好以下几个主要因素:

1 )高原训练的适宜高度:一般认为海拔 2000~2500 m 为最佳高度;

2 )持续时间:至少 3 周,以 45~50 天较合适;

3 )强度:接近比赛要求;

4 )高原训练后出成绩的时间:下山后 2~6 天;下山后 14~24 天;下山后 35~45 天。

 

【学生应掌握的知识点】

高原环境对运动能力的影响 高原训练效果的影响因素

 

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