多年積累運動生理學(xué)

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運動生理學(xué)筆記第一章緒論

運動生理學(xué)是人體生理學(xué)的分支，是專門研究人體的運動能力及運動反應(yīng)和適應(yīng)的過程，是體育科學(xué)中一門重要的基礎(chǔ)理論。

運動生理學(xué)研究的主要任務(wù)是在對人體機能活動規(guī)律有了基本認識的基礎(chǔ)之上，進一步探討體育運動對人體機能影響的規(guī)律及機制，說明體育教學(xué)和運動訓(xùn)練過程中的生理學(xué)原理，研究不同年齡、性別和訓(xùn)練水平的人群進行運動時的生理特點，以達到增進健康、加強體質(zhì)、防治某些治病和提高運動技術(shù)水平的目的。生理學(xué)研究的方法主要是試驗。英國的生理學(xué)家希爾，被稱作“運動生理學(xué)之父〞。

運動生理學(xué)研究的現(xiàn)狀1.從整體、器官水平的宏觀研究深入到細胞水平與分子水平的研究。2.最大攝氧量、個體乳酸閾、無氧功率的研究是當(dāng)前各國研究的熱門課題：最大攝氧量是評價耐力運動員身體機能的重要指標，兩者有極大的正相關(guān)。而個體乳酸閾訓(xùn)練又是提高極限下強度的最正確手段。3.對研究方法的探討：自動化分析儀器設(shè)備、電鏡、核電磁共振、電腦信號處理等。4.提高人體機能輔助方法的研究：運動員抓住一切可能，提供能增進人體機能的物質(zhì)和手段以提高運動成績。5.密切聯(lián)系運動競賽?！癞?dāng)前運動生理學(xué)的幾個研究熱點

1.最大攝氧量的研究最大攝氧量是評價耐力運動員身體機能的重要指標，兩者有極大的正相關(guān)。自動氣體分析儀的出現(xiàn)，使得在運動實踐中用直接法測定最大攝氧量成為現(xiàn)實。也使得最大攝氧量這一指標在運動科研和實踐中的應(yīng)用更加廣泛深入。目前，運動員最大攝氧量能力的研究與應(yīng)用依舊是運動生理學(xué)的重要課題。

2.對氧債學(xué)說再認識傳統(tǒng)氧債理論：在進行猛烈的運動時，由于機體所提供的氧不能滿足運動的需要，此時機體要進行無氧代謝，產(chǎn)生大量乳酸，從而形成氧債。在恢復(fù)期機體依舊保持較高的耗氧水平，以氧化乳酸，歸還氧債。自從20世紀80年代中期一些生理學(xué)家展開了對氧債、氧虧和無氧閾這三個概念的整治后，引起了更多人對大強度運動后，人體是否缺氧問題的關(guān)注和興趣。認為：人體在從事短時間的大強度力竭性運動后恢復(fù)期，血乳酸的濃度是持續(xù)升高的而此時的耗氧量卻已恢復(fù)到恬靜水平；在從事長時間力竭性運動過程中血乳酸就已經(jīng)達到峰值，并且在隨后的運動過程中漸趨降低，在運動后的恢復(fù)期繼續(xù)降低到恬靜時的水平，而此時的耗氧量卻高于恬靜時的水平，表現(xiàn)出乳酸和運動后的額外氧耗沒有線性關(guān)系，從而證明白“氧債〞概念不正確，提出了用“運動后過量氧耗概念〞。

3.關(guān)于個體乳酸閾的研究人體運動時，隨著運動強度的逐漸增大，血乳酸的水平會持續(xù)升高，當(dāng)運動強度增至最大攝氧量的60％左右時，血乳酸開始明顯升高，這個血乳酸的拐點被稱為無氧閾。亞極限負荷運動時，肌肉組織因缺氧導(dǎo)致乳酸的產(chǎn)生是無氧閾理論建立的基礎(chǔ)。即認為這個拐點意味著肌肉開始缺氧，由有氧功能向無氧功能過渡。但是有好多證據(jù)說明，亞極限負荷運動時，缺氧并不是肌肉產(chǎn)生乳酸的真正原因。乳酸閾（LAT）的概念是根據(jù)血乳酸濃度變化和運動強度的關(guān)系而提出來的。當(dāng)運動強度逐漸加大時，血乳酸的變化出現(xiàn)兩個非線性拐點，即2mmol/L和4mmol/L。國內(nèi)外廣泛使用4mmol/L作為乳酸閾值。由于乳酸閾沒有考慮運動時乳酸動力學(xué)的個體特點，其拐點存在很大的個體差異，他們根據(jù)運動時和運動后血乳酸的動力學(xué)特點，求出每個受試者的乳酸閾值，并稱此為個體乳酸閾（ILAT）。由于個體乳酸閾的改善依靠于最大攝氧量的提高，因此它是極限下強度運動能力的一個重要指標。實踐證明，個體乳酸閾訓(xùn)練是提高極限下強度運動能力的最正確手段。目前用個體乳酸閾指導(dǎo)運動訓(xùn)練已成為運動生理學(xué)和運動生物化學(xué)的重要研究課題。

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4.關(guān)于運動性疲乏的研究1982年第五屆國際運動生化學(xué)術(shù)會議，將疲乏定義為“機體的生理過程不能維持其機能于一特定水平和（或）不能維持預(yù)定的運動強度。〞疲乏是一種機體的整體機能水平或工作效率降低的生理現(xiàn)象，應(yīng)同疾病和運動訓(xùn)練中的過度訓(xùn)練相區(qū)別。運動性疲乏是一個特別繁雜的生理過程。它是由運動員引起的全身多器官和系統(tǒng)機能變化的綜合結(jié)果。運動性疲乏可分為中樞疲乏和外周疲乏。從中樞到骨胳肌細胞再到細胞內(nèi)物質(zhì)代謝過程，中間任何一個環(huán)節(jié)或這些過程綜合變化，都可造成疲乏。目前對運動性疲乏產(chǎn)活力制的認識已從單純的能量消耗或代謝產(chǎn)物堆積，向多因素綜合作用的認識發(fā)展。研究水平也由細胞、亞細胞的結(jié)構(gòu)與功能變化深入到生物分子或離子水平。

5.關(guān)于運動對自由基代謝影響的研究1956年harman在分子生物學(xué)的基礎(chǔ)上提出了自由基學(xué)說，認為在生物體內(nèi)進行的新陳代謝過程中會產(chǎn)生一些副產(chǎn)品，這些副產(chǎn)品稱為自由基。研究證明，急性猛烈運動可使體內(nèi)自由基濃度增加?？赡芘c以下因素有關(guān)：一是猛烈運動時體內(nèi)代謝過程加強，氧自由基的生成增加；其次是猛烈運動時，乳酸的堆積抑制了清除自由基酶的活性，使自由基的清除率下降；第三是由于運動時體內(nèi)有些物質(zhì)可自動氧化而生成自由基。運動引起體內(nèi)自由基含量增多，會導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化反應(yīng)加強，而對組織和細胞造成的損傷表現(xiàn)：（1）運動性貧血和血紅尿蛋白。猛烈運動時紅細胞內(nèi)氧合血紅蛋白自由氧化速率加強，從而產(chǎn)生大量自由基，使紅細胞脂肪質(zhì)過氧化，降低了細胞膜的變形能力，脆性加強，導(dǎo)致紅細胞溶血，最終發(fā)生運動性貧血和血紅尿蛋白。（2）造成肌肉疲乏。猛烈運動后，過多自由基可攻擊肌纖維膜湖和肌漿網(wǎng)膜，使其完整性受到破壞，造成一些離子的運轉(zhuǎn)的紊亂。另外也可使線粒體的呼吸鏈受到破壞，使ATP的生成發(fā)生障礙，導(dǎo)致肌肉工作能力下降加速疲乏過程的發(fā)展。（3）延遲性肌肉酸痛。目前已有證據(jù)顯示，延遲性肌肉酸痛與自由基損傷有關(guān)。研究說明，有氧運動可以提高體內(nèi)的抗氧化酶的活性，可有效清除運動過程中產(chǎn)生的過量地自由基。另外可以補充外源性抗氧化劑，如維生素E和維生素C及一些中藥也可有效地提高人體抗氧化能力。

6.運動對骨胳肌收縮蛋白機構(gòu)和代謝的影響超過習(xí)慣負荷的運動訓(xùn)練或體力勞動能引起骨胳肌延遲性酸痛（Delayed-Onset-Muscular-Soreness，DOMS）、肌肉僵硬、收縮和伸展功能下降及運動成績降低，因而受到生理學(xué)研究人員高度重視，并提出了組織撕裂、痙攣假說。進一步研究說明，運動后產(chǎn)生肌肉酸痛與肌肉損傷或肌纖維結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)。有的學(xué)者把運動引起的骨骼肌超微結(jié)構(gòu)改變稱為運動性肌肉損傷（ExerciseInducedMuscleDamage,EIMD）。嘗試用針刺和靜力牽張促進超微結(jié)構(gòu)變化的恢復(fù)和緩解肌肉酸痛。目前，利用電子顯微鏡、免疫電鏡、微電極、色譜分析、同位素示蹤、核磁共振和多聚酶鏈是反應(yīng)技術(shù)先進的試驗儀器和技術(shù)，通過觀測大負荷運動后肌細胞內(nèi)鈣離子濃度、自由基水平、酶活性、生物膜的機能、亞細胞結(jié)構(gòu)和功能、收縮蛋白的代謝和基因表達等指標的變化，分析研究大負荷運動后骨骼肌機能的變化，以及促進骨胳肌的機能恢復(fù)的生理機制，將運動對骨骼肌機能影響的研究提高到一個嶄新階段。

7.關(guān)于肌纖維類型的研究目前，在肌纖維類型研究方面的主要任務(wù)是繼續(xù)深入研究快肌和慢肌纖維德機能和代謝特征，運動對運動員肌纖維類型組成的影響，不同類型肌纖維在運動中的參與程度，以及肌纖維類型這一指標在運動選材中的應(yīng)用等。8.運動對心臟影響的研究1984年心鈉素的發(fā)現(xiàn)，從分子水平內(nèi)分泌方面改變了人們對心臟傳統(tǒng)的認識，證明心臟不僅是一個循環(huán)器官，而且還是人體內(nèi)一個重要的內(nèi)分泌器官，心臟所分泌的心鈉素具有利鈉、利尿和舒張血管作用。近年來發(fā)現(xiàn)，心臟不僅是心鈉素的分泌器官，同時也是心鈉素作用的靶器官之一，長時間耐力性訓(xùn)練所導(dǎo)致的心率減慢及血壓降低都與心鈉素的作用有關(guān)。

9.運動與控制體重目前，肥胖已經(jīng)成為影響人類健康的世界性問題。有關(guān)運動與控制體重的研究越來越受到運動生理學(xué)工的重視。有關(guān)運動控制體重的研究主要集中于引起肥胖

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的機理、肥胖的評價方法、運動減肥方法和運動減肥機理等方面。近年來運動生理學(xué)對肥胖機制以及運動減肥機理的研究較多，研究內(nèi)容也日益加深，主要集中在肥胖的中樞調(diào)定點機制和神經(jīng)內(nèi)分泌機制方面。研究說明，單純運動或單純節(jié)食的減肥效果不如運動加節(jié)食。限制能量攝入結(jié)合有氧運動是最正確減肥方案。由大肌肉群參與的長時間、中等強度運動能量消耗多，且不會引起運動性損傷，因此能有效地達到減肥目的。一般減肥運動的運動后即刻心率達到自身最高心率的70-80％，運動時間為20分鐘左右或更長，每周運動3-4天。常用的減肥運動方式有慢跑、越野跑、自行車、健美操和游泳等。

10.運動與免疫機能運動對人體免疫機能的影響是近年來運動生理學(xué)十分關(guān)注的課題之一。雖然人們習(xí)慣地認為運動員抗病能力高于一般人，但科學(xué)研究表示，運動員與非運動員恬靜狀態(tài)下的免疫機能沒有顯著差異。大量研究說明，適當(dāng)?shù)剡\動對免疫機能有良好的影響。中等強度運動能提高人體的免疫機能，加強抗病能力。大負荷運動后，人體的免疫機能卻下降。而且，運動強度越大，持續(xù)時間越長，對機體免疫學(xué)機能下降越明顯。大負荷運動后，由于人體免疫機能下降，病毒和細菌易侵入人體而發(fā)病。因此有學(xué)者提出運動后免疫機能變化的“開窗理論。〞由于運動形式的多種多樣，而且影響人體免疫機能的因素好多，造成人體的免疫機能影響的多樣性?？梢灶A(yù)言，在相當(dāng)長的時間內(nèi)，運動對人體免疫機能影響依舊是運動生理學(xué)要研究的重要課題。其次章運動對肌肉功能的影響肌肉的收縮形式

1.向心收縮：肌肉收縮時，長度縮短的收縮。特點：肌肉收縮使肌肉的長度縮短、起止點相互靠近，因而引起身體的運動。肌肉張力增加出現(xiàn)在前，長度縮短發(fā)生在后。但肌肉張力在肌肉開始縮短后即不再增加，直到收縮終止。故又稱等張收縮，有時也稱動力性或時相性收縮。肌肉向心收縮時，是做功的。其數(shù)值負荷重量與負荷移動距離的乘積。等張收縮中，肌肉用力最大的一點稱為“頂點〞，出現(xiàn)的主要原因在此關(guān)節(jié)角度下杠桿效率最差，肌肉收縮損失一部分力量。在整個關(guān)節(jié)運動范圍內(nèi)，只有在“頂點〞肌肉才能有可能達到最大收縮，這是等張訓(xùn)練不足之處。

2.等長收縮：肌力大小同負荷大小有關(guān)，負荷愈大，肌肉收縮的張力愈大，隨著負荷的增加，肌肉開始出現(xiàn)縮短的時間愈晚，且縮短的速度和長度愈小。當(dāng)負荷達到或超過某一數(shù)值時，肌肉在收縮時不能縮短，但肌力卻達到最大值，這種肌肉收縮稱為等長收縮，又稱靜力收縮。肌肉等長收縮時，雖然收縮力達到最大值，但由于長度不變，因而不能戰(zhàn)勝阻力做功。3.離心收縮：肌肉在收縮產(chǎn)生張力的同時被拉長的收縮稱為離心收縮，又稱退讓工作。離心收縮時肌肉做負功。4.等動收縮：（也稱等速收縮）是指在整個關(guān)節(jié)運動范圍內(nèi)肌肉以恒定的速度進行的最大用力收縮。肌肉進行等動收縮時整個運動范圍都能產(chǎn)生最大的肌張力，等張收縮則不能?！裣蛐摹㈦x心和等長收縮的比較

1.力量在收縮速度一致的狀況下，離心收縮可產(chǎn)生最大張力，比向心收縮大50%，比等長收縮大25%。關(guān)于肌肉離心收縮為何產(chǎn)生較大的張力，原因：首先是牽張反射，肌肉受到外力牽張時會反射性地引起收縮。在離心收縮時肌肉受到猛烈牽張，因此會反射性地引起肌肉猛烈收縮。其次是肌肉內(nèi)并聯(lián)及串聯(lián)成份在離心收縮時都發(fā)揮作用。肌肉進行離心收縮和向心收縮時，力量的大小隨運動速度變化而變化，但變化規(guī)律有所不同。在向心收縮中，收縮速度較低時力量較大，隨著收縮速度的加快力量減少；而在離心收縮中隨著收縮速度的加快開始力量有所增大，然后開始下降。

2.肌電a當(dāng)肌肉進行隨意的等長收縮時，積分肌電（IEMG）與肌張力呈直線關(guān)系。即隨著肌力的增加IEMG也增加。b在等速向心收縮和離心收縮時，IEMG與肌張力成正比。但在負荷一致的狀況下，離心收縮的IEMG較向心收縮低。c張力不變,IEMG與縮短速度呈直

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線關(guān)系。在收縮速度一致狀況下，離心收縮的電活動（IEMG）低于向心收縮。d以不同的速度作最大收縮時，不管是向心收縮、離心收縮還是等長收縮，其IEMG沒有差異。說明在最大用力收縮時參與工作的運動單位沒有明顯差異。

3.代謝在輸出功率一致的狀況下，肌肉離心收縮時所消耗的能量低于向心收縮，其耗氧量也低于向心收縮。

4.肌肉酸疼大負荷肌肉離心收縮比向心收縮更簡單引起肌肉酸疼和肌纖維超微結(jié)構(gòu)的變化。無論是何種形式的收縮，肌肉酸疼均在練習(xí)后的1至2天才明顯出現(xiàn)。肌肉離心收縮引起的肌肉酸疼最顯著，等長收縮次之，向心收縮最低?！耜P(guān)于肌肉酸疼假說及研究進展：延遲性肌肉酸痛是指人體從事不習(xí)慣運動后所出現(xiàn)的肌肉痛疼或擔(dān)心逸感覺，由于這種痛疼并不是發(fā)生在運動后即刻，而是在發(fā)生在運動后24-48小時，所以稱為延遲性肌肉酸痛。1.損傷假說是由霍夫提出來的，他認為，未受訓(xùn)練的肌肉參與長時間工作可導(dǎo)致?lián)p傷，肌肉酸疼是肌肉內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷所致，包括肌纖維損傷和結(jié)締組織損傷。2.痙攣假說迪夫瑞斯認為延遲性肌肉酸疼是由局部運動單位的強直性痙攣所致。運動造成肌肉局部缺血，引起一些致痛物質(zhì)（P物質(zhì)）的產(chǎn)生，當(dāng)致痛物質(zhì)積累到一定的程度，便刺激肌肉內(nèi)的痛覺神經(jīng)末梢，引起疼痛，疼痛又反射性地一起痙攣，痙攣有進一步使局部缺血加劇而形成惡性循環(huán)。3.肌肉溫度升高可以導(dǎo)致肌肉組織損傷，造成肌纖維壞死和連接組織分解。

20世紀初，Hough發(fā)現(xiàn)人體進行負重屈臂伸運動后出現(xiàn)骨骼肌酸痛病癥，他認為這種酸痛病癥主要是由于“肌肉組織結(jié)構(gòu)破壞〞所致。進入20世紀60年代以后，人們對延遲性肌肉酸痛現(xiàn)象進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)運動延遲性肌肉酸痛和運動性肌肉結(jié)構(gòu)損傷有密切關(guān)系，進一步提出延遲性肌肉酸痛是運動肌纖維損傷所致的假設(shè)，特別是近十年以來，運動醫(yī)學(xué)工在此領(lǐng)域進行大量的研究，是延遲性肌肉酸痛的研究有了新的進展。但目前延遲性酸痛損傷機制尚不十明顯了。緩解方法

1.牽拉活動2.電療3.準備與整理活動。肌肉力量

絕對力量某一塊肌肉做最大收縮時所產(chǎn)生的張力為該肌肉的絕對力量。肌肉絕對肌力和肌肉的橫斷面大小有關(guān)，肌肉橫斷面越大，其絕對肌力越大。而肌肉橫斷面的大小又取決于組成該肌肉力量的肌纖維數(shù)量和每條肌纖維的粗細。絕對肌力只能反映肌肉力量大小，而不能反映肌肉每條肌纖維力量大小。

相對力量是指肌肉單位橫斷面積所具有的肌力。相對力量可更好地評價運動員的力量素質(zhì)。

力量——速度曲線肌肉收縮時產(chǎn)生的張力大小，取決于活化的橫橋數(shù)目；收縮速度則取決于能量釋放速度率和肌凝蛋白ATP酶活性，而與活化的橫橋數(shù)目無關(guān)。從力量——速度曲線上可以看出，其它因素一致的狀況下，要想得到較快的收縮速度，就必需降低負荷。假使要戰(zhàn)勝更大的負荷阻力，肌肉的收縮速度就要減慢。通過不同負荷的訓(xùn)練，可得到不同的訓(xùn)練效果小負荷訓(xùn)練可使肌肉的收縮速度得到提高。用最大負荷進行訓(xùn)練，肌肉進行等長收縮，雖然可以使肌肉力量得到較好的發(fā)展，但無助于收縮速度的提高。假使要達到最大輸出功率，得到最正確的訓(xùn)練效果，就必需采用最適的負荷和速度。

當(dāng)負荷逐漸減輕直到僅是肢體運動時，運動時間（movementtime簡稱MT是指肢體運動一定距離所用的時間）卻不一定會隨之縮短。力量越大的人動作速度快。在負荷一致的條件下，力量越大運動速度越快。當(dāng)以同樣的速度運動時，力量特別大者的力量是力量小者的兩倍。（RepetitionMaximum的縮寫是RM是指疲乏前所能完成的最大負荷的重復(fù)次數(shù)）力量增加不僅能在一定負荷下有較快地運動速度，而且在同樣1-RM百分比下快速移動負荷的能力增

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強。

爆發(fā)力：人體在短時間內(nèi)所完成的最大做功能力。當(dāng)一個運動員的體重較大，而且絕對力量較大時，運動員具有較大爆發(fā)力。

●影響肌肉力量的因素（簡述影響肌肉力量的生理學(xué)因素）

1.肌肉長度肌肉在收縮時的初長度與肌纖維中的每個肌節(jié)的長度有關(guān)。肌節(jié)的長度可以影響肌纖維收縮力量。

2.肌肉收縮速度在訓(xùn)練中不僅要注意運動負荷，更主要的是注意運動速度。假使要發(fā)展爆發(fā)力，就要盡可能地加快運動速度（在負荷適合的狀況下）；而要發(fā)展肌肉力量，就要盡可能地加大運動負荷，同時使肌肉的收縮速度相應(yīng)的減慢?？傊谶M行力量練習(xí)時，要結(jié)合運動項目特點，使運動速度和負荷適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合。

3.肌肉體積肌肉力量大小與肌肉體積有關(guān)，肌肉體積越大，力量越大。力量訓(xùn)練引起的肌肉力量增加，主要是由于肌肉橫截面積增加造成的。由運動訓(xùn)練引起的肌肉體積增加，主要是由于肌纖中收縮成份結(jié)果。肌纖維中成份增加，是由于肌肉的激素和神經(jīng)調(diào)理對運動后的肌肉產(chǎn)生反應(yīng)，是蛋白質(zhì)合成增多。研究證明，主要是肌凝蛋白增加。肌凝蛋白是肌纖維內(nèi)一種重要的收縮蛋白。凝蛋白含量增加，可使肌肉收縮力量及速度得到提高。力量訓(xùn)練引起肌肉橫斷面增大，除蛋白質(zhì)以外，同時伴隨肌肉膠原物質(zhì)增多。多數(shù)學(xué)者認為，力量訓(xùn)練引起的肌肉肥大是由于肌纖維的增粗，而不是肌纖維數(shù)目增多。但少數(shù)學(xué)者認為，力量訓(xùn)練也可導(dǎo)致肌纖維數(shù)目的增多。

4.肌肉的神經(jīng)調(diào)理研究說明，肌肉牽拉后馬上收縮，所產(chǎn)生的力量比牽拉后停留一段時間再收縮的力量大。（如投擲運動員投擲之前先向后搖擺身體，向后引器械，會使向前的運動力量加大）用牽張反射的原理解釋：骨骼肌中的本體感受器（肌梭）對牽張敏感，由于肌梭和肌纖維德排列成并聯(lián)關(guān)系，因此當(dāng)牽張骨骼肌時，肌梭也同時受到牽張后會馬上反射性地引起受到牽張的肌肉產(chǎn)生收縮