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运动生理学

绪论

运动生理学概述

运动生理学的性质

它是人体生理学的一门分支学科，从人体运动的角度，研究人体在体育运动的影响下机能活动变化规律的科学，在实验基础上研究人体对急性运动的反应和长期运动训练所引起的机体结构和机能变化的规律，以及形成和发展运动技能的生理学规律

运动生理学的任务

揭示人体在运动过程中身体机能的变化规律，同时又为人体健康水平的提高、身体机能的增强和训练效果的优化提供科学的指导

运动生理学的研究方法

通过对人体的实验测定而获取人体各种生理功能发展变化规律的实验资料。有时为了深入观察某种特定条件下运动引起的生理变化，可能会对实验对象造成一定的损伤，需要利用动物进行实验观察。根据进行实验的场所可分运动现场实验和实验室实验。运动现场测定就是在运动现场直接对运动者在运动前、运动中及运动后恢复期的若干生理指标进行测定。实验室实验研究是在实验室条件下进行，让实验对象按照预先设计的实验方案，在实验室采用跑台及自行车功量计等各种实验训练装置进行模拟实验性训练，观察实验性训练对机体各种生理功能的影响。近年来，随着物理、化学、数学、计算机科学等的发展，应用这些科学成果研究人体生理功能活动，派生出许多新兴的研究领域，如肌组织活检、遥测技术、数学模型、系统分析、计算机模拟等

运动生理学发展简史

生命活动基本特征

新陈代谢

一切生物体存在的最基本特征是在不断地破坏和清除已经衰老的结构，重建新的结构，这是生物体与周围环境进行物质与能量交换中实现自我更新的过程，称为新陈代谢

新陈代谢中，分解自身的结构称为分解代谢，合成和重建自身的结构称为合成代谢

兴奋性

反应

指生物体生活在一定的外界环境中，当环境发生变化时，细胞、组织或机体内部的新陈代谢及外部的表现都将发生相应的改变

刺激

指各种能引起细胞、组织或机体发生反应的环境变化

兴奋性

指生物体对刺激发生反应的能力

兴奋性是一切生物体所具有的生理特性，是生物体生存的必要条件

生殖

生物体生长发育到一定阶段后，能够产生与自己相似的子代个体，这种功能称为生殖

机体内环境与稳态

内环境

人体内含有大量的液体，称为体液，占体重的60%~70%。存在于细胞内的为细胞内液；存在于细胞外的，包括存在于血液中的血浆和存在于各种组织细胞间隙的组织液等

细胞外液是细胞生活的直接环境，又称内环境

相对于人体生存的外界环境，细胞外液是细胞生活的直接环境，称为内环境

作用

为机体细胞提供必要的理化条件，使细胞的各种酶促反应和生理功能得以正常运行

为细胞提供营养物质，并接受来自细胞的代谢产物

所以，内环境的相对稳定是细胞进行正常新陈代谢、维持细胞正常兴奋性和各器官正常机能活动的必需条件

稳态

指在一定范围内，经过体内复杂的调节机制，使内环境理化性质保持相对动态平衡的状态

人体生理功能活动的调节

神经调节

基本方式是反射，是人体内最主要的调节机制

反射

指在中枢神经系统参与下，机体对内、外环境刺激产生的应答性反应

实现反射的结构基础是反射弧，反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器组成

分类（反射活动类型及其特点

非条件反射

生来就有的、固定的反射，一种较低级的神经活动

条件反射

是在非条件反射基础上形成的，人或高等动物在生活过程中根据个体所处的生活条件建立，是后天获得的，是一种高级神经活动

体液调节

人体内分泌细胞分泌的各种激素分泌入血液后，经血液循环运送到身体各处，对人体的新陈代谢、生长、发育、生殖等重要基本功能进行的调节

与神经调节相比较下的特点

缓慢

广泛

持久

神经-体液调节

在人体内，大多数内分泌腺是直接或间接接受中枢神经系统控制的，这种情况下，体液调节成了神经调节的一个环节

自身调节

当体内外环境变化时，器官、组织、细胞可以不依赖于神经或体液调节而产生某些适应性反应

反馈与前馈

在机体内进行各种生理功能的调节时，被调节的器官功能活动的改变又可通过回路向调节系统发送变化的信息，改变其调节的强度，这种调节方式称为反馈

分类

正反馈

促使某种生理过程逐渐加强

负反馈

减弱反射中枢对效应器的影响

特点

受外界干扰后才发生作用，具有时间上的滞后性

前馈及在运动实践中的作用和意义

在调控系统中，干扰信息可以直接通过受控装置作用于控制部分，引起输出效应发生变化，具有前瞻性的调节特点，称为前馈

人体参加比赛或训练前可感知周围环境的变化，使身体各器官和系统产生一系列条件反射，表现为神经系统的兴奋性适度提高、物质代谢加强、体温升高及内脏器官活动增强，有利于加快机体调节稳态的速度

第一章肌肉活动

第一节细胞生物电现象

刺激、反应与兴奋

刺激和反应

刺激

刺激泛指能够引起机体或细胞发生反应的环境变化

根据性质不同分为

物理性刺激

化学性刺激

生物学刺激

由于电刺激的强度、时间等参数容易控制，可重复使用，而且对组织细胞的损伤较小，在生理学领域常用电刺激来研究肌肉等组织和细胞的兴奋性

反应

机体或细胞受到刺激后所发生的功能活动的变化，称为反应

分类

兴奋

由相对静止变为活动状态，或活动增强

抑制

由活动变为相对静止状态，或活动减弱

刺激引起的反应是兴奋还是抑制，取决于刺激的质和量及当时机体的功能状态

细胞受到阈下刺激时，在细胞膜上产生的局部去极化，其电位变化不能向远处扩布，因此称为局部反应

刺激引起反应的条件

一定的强度

一定的持续时间

一定的强度变化率

当刺激的持续时间和强度变化率都固定时，引起组织发生反应的最小刺激强度称为阈值或阈强度。

是评定神经肌肉兴奋性的最简易指标

阈值的刺激称为阈刺激，小于阈值的刺激称为阈下刺激，大于阈值的刺激称为阈上刺激

阈刺激和阈上刺激称为有效刺激

兴奋和兴奋性

兴奋是生物体的器官、组织或细胞受到足够强的刺激后所产生的生理功能加强的反应

在机体内神经、肌肉和内分泌腺细胞则能产生可传播的动作点位，这些细胞被称为可兴奋细胞

兴奋性是指机体感受刺激后发生兴奋反应的能力或特性，它是在新陈代谢基础上产生的，是机体生命活动的基本特征之一

细胞生物电活动

静息电位

静息电位的概念

指细胞未受刺激时存在于细胞膜两侧的电位差

安静时存在于膜两侧的稳定的“内负外正”的状态，成为极化（状态）

以极化为基准，膜内负电位增大，成为超极化；
膜内负电位减小，称为去极化或除极化；
细胞发生去极化后，膜电位又恢复到极化状态，称为复极化

静息电位的形成机制

静息电位主要是

外流所形成的电-化学平衡电位

动作电位

动作电位的概念

指细胞受到刺激而兴奋时，细胞膜在原来静息电位的基础上发生的一次迅速、短暂、可向周围扩布的电位波动

动作电位的产生是细胞兴奋的标志

动作电位的形成机制

p14图

上升支

主要是细胞外快速内流造成的

下降支

主要是细胞内外流造成的

复极化

动作电位的特点

有“全或无”现象

单一神经或肌细胞动作电位的一个重要特点是刺激若达不到阈值，不会产生动作电位；刺激一旦达到阈值，就会爆发动作电位。动作电位一旦产生，其大小和形状不再随着刺激的强弱和传导距离的远近而改变

有绝对不应期

动作电位不可能发生融合

动作电位的传导

在膜上任何一处产生的动作电位都将沿着整个细胞膜扩布，即传导

沿着神经纤维传导的动作电位呈脉冲式的峰电位，称神经冲动

在神经纤维上传导的动作电位，具有以下特征

生理完整性

双向传导

不衰减和相对不疲劳性

绝缘性

能够触发细胞兴奋产生动作电位的临界膜电位，称为阈电位

第二节肌肉收缩原理

肌肉的微细结构

简介

肌肉是由成束排列的肌细胞组成，肌细胞外形呈长圆柱形状，又称肌纤维，是肌肉结构和功能的基本单位

每条肌纤维外面被一层薄膜所包裹，这层薄膜称肌膜，肌膜相当于细胞膜，肌膜内有机浆和多个细胞核

肌原纤维

p17图

肌原纤维呈长纤维状，纵贯于肌纤维全长，直径约1~2μm

两相邻Z线间的一段肌原纤维称为肌小节，是肌肉收缩舒张的基本单位

粗肌丝

主要由肌球蛋白分子组成，每条粗肌丝大约含有200~300个肌球蛋白分子，它含有两条相同的重链和四条轻链

横桥

功能特征

有一个能与三磷酸腺苷（即ATP）结合的位点，同时具有ATP酶的活性，但这种酶只有在横桥与细肌丝连结时，才被激活

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合，并出现倾斜摆动，牵引细肌丝向粗肌丝的中部滑行

在组成粗肌丝的肌球蛋白分子球状头部，有规则地突起在M线两侧的粗肌丝主干表面的突起部分，称为横桥

细肌丝

至少由三种蛋白质分子组成，一组称肌动蛋白，占细肌丝蛋白的60%，构成细肌丝的主体，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。另两种称为原肌球蛋白和肌钙蛋白，它们对肌丝滑行起着调节作用，故称调节蛋白

原肌球蛋白将肌动蛋白上能与横桥结合的位点掩盖起来，从而阻止肌球蛋白和肌动蛋白的结合

肌钙蛋白不直接与肌动蛋白相连，而以一定的间隔出现于原肌球蛋白分子的双螺旋结构上，阻止原肌球蛋白分子的移动

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，实际由功能不同的两组独立的管道系统组成

横管系统

走向和肌原纤维相垂直，又称T管

作用

将肌细胞兴奋时出现在细胞膜上的电位变化传入细胞内

纵管系统

走向与肌原纤维平行，又称L管

纵管和终池是
的贮存库,在肌肉活动时实现的贮存、释放和再积聚

三联管是把肌细胞膜的电变化和肌细胞的收缩过程耦联起来的关键部位

肌肉收缩与舒张过程

兴奋在神经-肌肉接点的传递

是通过化学递质乙酰胆碱（ACh）和终板膜电位变化来实现的，具体过程如下

当运动神经元兴奋时，神经冲动沿运动神经纤维传至轴突末梢，并刺激突触前膜。突触前膜去极化使膜上的钙通道开放，使得细胞外液中的进入突触前膜,触发轴浆中的囊泡向突触前膜的内侧面靠近

囊泡与突触前膜融合,其中所含的ACh被释放进入突触间隙,随后立即与突触后膜的ACh受体结合,引起突触后膜的和等离子的通透性改变,突触后膜除极化,形成终板电位.终板电位通过局部电流作用,使邻近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

由于突触间隙中和终板膜上由大量胆碱酯酶,在其作用下每次冲动从轴突末梢释放的乙酰胆碱,能在约2ms的时间内被全部水解而失活,从而维持神经-肌肉接头下次正常的传递功能

特点

化学传递

兴奋传递节律是1对1的,即每一次神经纤维兴奋都可引起一次肌肉细胞兴奋

单向传递

时间延搁

高敏感性

肌肉的兴奋-收缩耦联

肌细胞兴奋过程是以膜的电变化为特征的，而肌细胞的收缩过程是以肌纤维机械变化为基础，它们有着不同的生理机制，肌肉收缩时必定存在某种中介过程把它们联系起来，这一中介过程称为肌肉的兴奋-收缩耦联

三个主要步骤

电兴奋通过横管系统传向肌细胞深处、三联管结构处的信息传递、肌浆网中释放入胞质以及由胞质向肌浆网的再聚积

被认为是肌细胞兴奋-收缩耦联的媒介物

肌肉的收缩与舒张过程

构成粗肌丝的肌球蛋白和构成细肌丝的肌动蛋白相互作用的结果,而细肌丝中的原肌球蛋白和肌钙蛋白则起着控制作用

在肌肉收缩和舒张过程中，与肌丝滑行有关的蛋白质，称为肌肉收缩蛋白，包括肌球蛋白和肌动蛋白

基本过程

当肌细胞兴奋动作电位引起肌浆的浓度升高时，与细肌丝上肌钙蛋白结合，引起肌钙蛋白分子构型发生变化，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。结果可使原肌球蛋白从肌动蛋白双螺旋结构的沟沿滑到沟底，安静时抑制肌动蛋白和横桥结合的因素被解除，暴露出肌动蛋白上能与横桥结合的位点

横桥与肌动蛋白结合形成肌动球蛋白。肌动球蛋白可激活横桥上的ATP酶，在参与下，ATP分解释放能量，引起横桥头部向粗肌丝中心方向摆动，牵引细肌丝向粗肌丝中央滑行。当横桥角度发生变化时，横桥头部与肌动蛋白解脱，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。只要肌浆中浓度不下降，横桥循环运动就不断进行下去，将细肌丝逐步拖向粗肌丝中央，于是，肌小节缩短，肌肉出现缩短

当刺激中止后，终池膜对通透性降低，释放也停止。肌浆膜上的钙泵迅速回收，使肌浆浓度下降，钙与肌钙蛋白结合解离，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，横桥与肌动蛋白分离，粗、细肌丝退回到原来位置，肌小节变长，肌肉产生舒张

第三节肌肉收缩的形式与力学特征

肌肉收缩的形式

缩短收缩（向心收缩）

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，肌肉起止点互相靠近，又称向心收缩

依据整个关节运动范围肌肉张力与负荷的关系分类

非等动收缩

指肌肉克服恒定负荷的一种收缩形式，习惯上亦称等张收缩

用非等动收缩发展力量只有关节力量最弱点得到最大锻炼

等动收缩

通过专门的等动练习器械来实现的

采用等动收缩发展力量可使肌肉在关节整个运动范围都得到最大程度的锻炼

拉长收缩（离心收缩）

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

等长收缩

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

强直收缩

给予肌肉频率较高的连续性刺激时，在各次收缩期发生复合的收缩形式称为强直收缩

肌肉收缩的力学特征

肌肉收缩的张力与速度的关系

张力-速度曲线

图p25

肌肉收缩的张力-速度关系是由肌肉的性质决定的。

肌肉收缩产生张力的大小取决于活化的横桥数目，而收缩速度则取决于横桥上能量释放的速率

肌肉收缩的长度与张力的关系

肌肉收缩的长度-张力曲线

长度和张力的关系可用肌肉收缩的肌丝滑行理论解释

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”，此长度接近在人体自然条件下最大可能的伸长程度

肌肉的做功、功率和机械效率

肌肉的做功

肌肉收缩的功率

在运动技术中，力和速度的乘积称为爆发力，功率又称为肌肉收缩的爆发力

在运动实践中要发挥肌肉收缩的最大输出功率或产生最大的爆发力，肌肉做功的理想负荷应是中等负荷，并以尽可能快的速度进行收缩

肌肉收缩的机械效率

人体肌肉收缩的机械效率不是常数，而是以肌肉活动条件为转移，其大小取决于肌肉活动时承受的负荷和收缩速度。适应的负荷和适应的收缩速度所实现的机械效率最高，而适宜的负荷和适宜的收缩速度也不是固定不变的，它们取决于神经肌肉的机能状态

前负荷：
后负荷：

肌肉收缩之前所承受的负荷称为前负荷
肌肉开始收缩后所遇到的负荷称为后负荷

肌肉收缩能力

不依赖前、后负荷，可影响肌肉收缩效果的肌肉内在功能状态称为肌肉收缩能力

第四节肌纤维类型与运动能力

不同类型骨骼肌纤维的形态结构和功能特征

骨骼肌纤维类型的划分方法

依据收缩速度的差异

慢肌

快肌

依据肌纤维的收缩和代谢特征

慢缩强氧化型

快缩强氧化酵解型

快缩强酵解型

依据肌原纤维ATP酶在各种不同pH染色液中预孵育时染色程度的差异

Ⅰ型

Ⅱ型

Ⅱa型、Ⅱb型、Ⅱc型

Ⅱc型纤维被认为时一种未分化的较原始的肌纤维，在胎儿肌肉中较多，而成年人仅在某些肌病如严重型肌营养不良症时出现

人体骨骼肌纤维类型的分布

肌纤维类型分布的一般规律

许多哺乳类动物骨骼肌中快、慢肌或Ⅰ、Ⅱ型肌纤维的界线十分清晰，但人类骨骼肌均是由不同类型的肌纤维混合而成

肌纤维类型的性别差异

尚未达成共识

年龄因素的影响

有关，从青少年时期到老年阶段，随着年龄的增加，Ⅰ型肌纤维的比例增加，而Ⅱ型肌纤维百分比相应减少

遗传因素的影响

人类肌纤维的百分组成或其分布是由遗传决定的

不同类型骨骼肌纤维的形态、代谢和生理特征

形态特征

结构特征

一般情况下人类绝大部分骨骼肌中Ⅰ型纤维的直径略小于Ⅱ型纤维，但这一规律取决于取样分析的肌肉并受性别、年龄及身体活动状态等因素影响

进入成年期，男子肌纤维一般大于女子，不同类型的纤维直径大小与性别有关

男子肌肉中Ⅱ型纤维直径通常大于Ⅰ型纤维，而女子则是Ⅰ型纤维大于Ⅱ型纤维

不同类型骨骼肌纤维的结构差异还表现在Z线宽度和M线的超微结构方面

Ⅰ、Ⅱ型肌纤维的不同

表p31

神经支配

不同类型骨骼肌纤维由大小不同的α运动神经元所支配，大α运动神经元支配Ⅱ型肌纤维，其轴突较粗，神经冲动传导速度快（＞90m/s）；小α运动神经元支配Ⅰ型肌纤维，其轴突较细，神经冲动传导速度较慢（50~80 m/s）

快运动单位

一个大α运动神经元连同它支配的快肌纤维或Ⅱ型肌纤维，称快运动单位

慢运动单位

一个小α运动神经元连同它支配的慢肌纤维或Ⅰ型肌纤维，称慢运动单位

肌纤维面积

肌纤维面积大小取决于肌纤维的直径并受年龄、训练水平和肌纤维类型的影响

代谢特征

代谢底物

不同类型骨骼肌纤维代谢底物的含量

表p32

代谢酶活性

不同类型肌纤维代谢酶活性的差异证明快肌纤维的无氧代谢能力较慢肌纤维高，而慢肌纤维的有氧氧化能力高于快肌纤维

生理特征

收缩速度

通常以肌肉收缩时达到最大等长收缩力的时间来表示，研究发现快、慢肌纤维间存在明显差异

收缩力量

肌肉收缩力量大小取决于肌肉的横断面积并受肌纤维类型等因素影响

两类肌纤维产生张力的差异，与肌纤维的大小及其受神经支配的方式等不同有关

抗疲劳性

慢肌纤维的抗疲劳能力较快肌强，故快肌纤维较慢肌纤维更易疲劳

肌纤维类型与运动的关系

运动单位募集

含义

指运动过程中不同类型运动单位参与活动的次序和程度

特征

就募集的运动单位数量而言，肌肉收缩产生的张力小，募集的运动单位数量就少；产生的张力大，募集的运动单位数量就多，此乃运动单位募集的大小原则

就不同类型的肌纤维募集顺序而言，低强度运动，如走路和慢跑时，Ⅰ型肌纤维被优先募集；运动强度增大，如快跑时，Ⅱa型肌纤维被动员参加活动；最大强度运动，如短跑时，Ⅱb型肌纤维称为主要活动纤维。以上不同类型纤维随运动强度增加而表现出来的募集模式也称为肌纤维类型的选择性募集或顺序性募集

就长时间大强度运动而言，运动初期，以Ⅰ型和Ⅱa型肌纤维的活动为主，随着运动时间的延长以及肌糖原消耗的增加，Ⅱb型肌纤维也被动员参加活动

以上的特征告诉我们，为了增进快肌纤维的代谢能力，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；同理，要增强慢肌纤维的代谢能力，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

图p35

运动员肌纤维类型

不同项目运动员肌纤维类型百分构成模式不同

运动员的肌纤维百分构成并不是决定运动成绩的唯一因素

运动训练对骨骼肌纤维的影响

运动训练对骨骼肌纤维类型百分构成的影响

众说纷纭

运动训练对肌纤维面积的影响

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，肌肉功能得以改善。肌肉组织壮大的原因与肌纤维增粗和肌原纤维数量增多（即肥大和增生）两方面因素有关，但以前者的作用更为明显

在肌纤维肥大方面，研究发现不同类型骨骼肌纤维的肥大主要与运动训练的形式有关，即不同形式的运动训练可优先造成主要运动肌内部某类型肌纤维的肥大，这种现象称为肌纤维的选择性肥大

运动训练对肌纤维代谢特征的影响

运动训练对肌纤维有氧能力的影响

运动训练对肌纤维无氧能力的影响

人体的无氧能力可随运动专项或所受的训练形式而改变

运动训练对肌纤维影响的专一性

运动训练所引起的肌纤维的适应变化，具有很明显的专一性

依据骨骼肌的形态、结构和功能特征对其类别进行判别的结果，称为肌纤维类型

第五节肌电图

肌电信号的引导和记录

肌电图的检测主要利用肌电图仪，它一般由放大器、显示和记录装置、记录电极等组成

常规的记录电极是通过针电极或表面电极进行的

针电极

针电极引导出的肌电图是将针电极插入肌肉检测记录到的，可记录单个运动单位甚至单个肌纤维的电活动

优点

干扰小、定位性好、易识别

引导区域太局限，针进入体内时有疼痛感，不适合记录运动时肌电图

表面肌电图

所引导记录的是整块肌肉的综合电活动

能在一定的程度上反应神经肌肉的活动，同时具有操作简便、无损伤和无痛苦的优点

肌电图的基本原理与正常肌电图

一个运动单位的部分肌纤维电活动的综合，称为运动单位电位

由于针电极尖端与兴奋的肌纤维群间的距离、方向和位置不同，所记录的运动单位电位的波形由单相、双相、三相和多相之分

肌电图上出现一系列清晰可辨的运动单位电位，此为单纯相；有的区域电位密集不能分辨单个电位，此为混合相；肌电图上电位重叠，无法分辨出单个电位，此为干扰相。人在从事各种运动时的肌电图均为混合相和干扰相

图p40

肌电信号的分析

常用的信号分析主要包括时域和频域分析

分析指标包括平均肌电振幅（AEMG）、积分肌电值（IEMG）、均方根值（RMS）等

肌电图的应用

肌肉活动的协调性评价

局部肌肉疲劳度评价

预测肌纤维类型

采用针电极或者表面电极，在肌肉收缩时所记录到的生物点变化，称为肌电图

第二章能量代谢

第一节人体能量的供给

ATP与ATP稳态

ATP是能量代谢的重要媒介

ATP既是能量的受体又是能量的供体，可将机体提供能量的化学反应和利用能量的生命活动相互耦联，是能量代谢的重要媒介

ATP的分解释能

ATP稳态

细胞、组织乃至器官、系统在能量转换过程中维持其ATP恒定含量的现象称为ATP稳态。ATP浓度过低会导致机体能源不足，过高则会导致分解代谢抑制，两种情况都会使生命活动难以进行

ATP再合成途径很多，其中磷酸肌酸（CP）再合成ATP的途径对于迅速生成ATP尤为重要。CP也有高能磷酸键，但是CP高能磷酸键蕴含的能量必须转移给ATP才能释放

能量代谢

生物体内物质代谢过程种所伴随的能量储存、释放、转移和利用，称为能量代谢

ATP的生成过程

磷酸原系统

由于ATP和CP均含高能磷酸键，因此将这种能量瞬时供应系统称为磷酸原系统或ATP-CP系统

正常条件下组织细胞仅维持较低浓度的高能化合物，安静时肌肉中CP的含量约为ATP的3~5倍，剧烈运动时肌肉中CP含量迅速减少，而ATP的含量变化不大。在ATP充足时，CP又依靠ATP分解时释放出的能量再合成。CP合成的速率取决于肌肉中ATP的浓度，以及肌酸的含量和CPK的活性

糖酵解系统

指糖原或葡萄糖在无氧分解过程中再合成ATP的供能系统，由于这一系统供能时要生成乳酸，所以亦称之为乳酸能系统。它是机体处于氧供不足时的主要供能系统

尽管糖酵解生成的ATP量相对较少，但是它对运动过程中保持ATP稳态具有非常重要的意义

当有氧系统的供能过程尚未启动，通过糖酵解供能系统迅速获得部分ATP，以满足运动时的需要

当机体缺氧或发生氧利用障碍时，ATP也可来源于糖酵解供给。即使在安静状态下，有些细胞也是靠这一系统的供能，如成熟红细胞没有线粒体，ATP供应完全依赖糖酵解系统

特点

供能总量较磷酸原系统多，输出功率次之，不需要氧，产生可导致运动疲劳的物质乳酸。乳酸在体内聚积过多，超过了机体缓冲及耐受能力时，会破坏机体内环境酸碱度的稳态，进而又会限制糖的无氧酵解，直接影响ATP的再合成，可导致机体疲劳的产生。血乳酸水平是衡量该系统供能能力的最常用指标

有氧氧化系统

指糖、脂肪和蛋白质在氧供充足的情况下，彻底氧化成和的过程中，再合成ATP的供能系统，该系统是机体绝大多数细胞主要的能量获取方式

特点

ATP生成的总量很大，但供能速率较低，需要有氧的参与，不产生乳酸类等副产物。该系统是进行长时间耐力活动的物质基础

这两个系统在代谢过程都不需要氧的参与，所以这两个供能系统又合称为无氧供能系统

不同途径合成ATP的总量及效率

三个供能系统的能量供应总量和供能效率是不同的。

磷酸原系统ATP供应总量最低，但能提供最大的ATP合成效率；有氧氧化系统虽然提供的ATP总量最多，但ATP合成效率最低；糖酵解系统的能量供应总量和供能效率则介于二者之间

第二节人体能量代谢的测定

能量代谢测定原理与方法

能量代谢的测定原理

测定人体运动时的能量代谢通常通过气体代谢的方法进行

其原理是根据营养物质在体内氧化分解时，必须消耗,同时将代谢终产物呼出体外

由于机体的耗氧量和的排出量与释放的热量之间呈一定的比例关系（即定比定律），因此可测定机体在一定时间内的耗氧量和产生量，然后根据食物的热价、氧热价和呼吸商等数据间接推算出该时间内机体的产热量

能量代谢的测定方法

计算一定时间内人体中氧化分解的糖、脂肪和蛋白质各有多少，就可计算出整个机体单位时间内释放的热量

把1g食物氧化时产生的热量称为食物的热价或卡价

食物的热价分为物理热价和生物热价。前者为食物在体外燃烧时释放的热量，后者指食物在体内完全氧化时所产生的热量

由于蛋白质在体内不能完全氧化分解，一部分以尿素的形式排除体外，故蛋白质的生物热价小于物理热价

某种食物氧化时消耗1L氧所产生的热量，即氧热价

氧热价应用于整个机体，就可以根据机体单位时间内的耗氧量来推算出它的能量代谢

由于各种营养物质氧化时的耗氧量和产量均呈一定比例，所以计算单位时间内机体的产量与耗氧量的比值从理论上就可较为精确地推算出三种营养物质氧化分解的比例

同一时间内机体的生成量和耗氧量的比值称为呼吸商

一般情况下，混合膳食的呼吸商约在0.85左右

虽然其他代谢反应也会影响呼吸商，但呼吸商仍不失为一个重要的指标

影响能量代谢的因素

肌肉活动

对能量代谢的影响最为显著

肌肉活动的强度称为肌肉工作的强度，也就是劳动强度。劳动强度通常用单位时间内机体的产热量来表示，能量代谢率作为评估劳动强度的指标

环境温度

人体安静时，在20~30度的环境最为稳定

低于20度，代谢率有所增加，低于10度，代谢率显著增加
为30~45度，代谢率又会逐渐增加

食物的特殊动力效应

由于机体摄入食物而引起机体能量代谢额外增高的现象，称为食物的特殊动力效应

这种额外增加的热量不能被利用来做功，只能维持体温

精神和情绪活动

人体处于肌动、恐惧、焦虑和紧张等状态下，能量代谢率可显著增加

其他因素

种族、年龄、性别、身体成分乃至居住的地理环境、药物等

基础代谢

基础代谢与基础代谢率

基础代谢是指人体在清晨安静状态下，不受精神紧张、肌肉活动、食物和环境温度等因素影响时的能量代谢

单位时间内的基础代谢，称为基础代谢率，通常用每小时每平方米体表面积的产热量，即来表示

临床医学规定基础代谢率规定应在以下条件进行

清晨空腹，餐后12h以上，前次进餐为素食，且不宜过饱，以排除食物特殊动力效应的影响

室温保持在20~25度，排除环境温度的影响

测试前避免剧烈活动，休息30min左右。测定时平卧，全身肌肉放松，尽量排除肌肉的影响

要求受试者消除紧张、焦虑、恐惧等，排除精神紧张的影响

受试者体温正常

基础代谢率随性别、年龄不同而有生理变化

基础代谢率的简易评定

首先要测定一定时间内受试者的摄氧量。受试者一般吃混合食物，通常将其在20~25度、清晨、清醒、安静、空腹时的呼吸商为0.82，此时的氧热价为20.20kJ。按产热量=20.20*耗氧量来推算

中国人的体表面积可应用下列公式推算

体表面积（）=0.0061*身高（cm）+0.0128*体重（kg）-0.1529

实际运用中，可用体表面积测算图p54

第三节运动状态下的能量代谢

能量代谢对急性运动的反应

急性运动时的无氧代谢

急性运动刚开始的能量主要来源于ATP、CP的分解，由于是直接利用骨骼肌储存的ATP，且骨骼肌用于再合成ATP的CP裂解速率极快，所以磷酸原供能系统较其他两种供应系统能过提供更大的功率输出

磷酸原系统供能时ATP的再合成底物来源有限，能量供应总量最低，仅能维持持续数秒钟的极量强度运动

由于该过程ATP、CP分解时不需要氧的参与，也不产生乳酸，所以称无氧代谢的非乳酸成分

如果运动维持足够的强度并继续持续下去，呼吸和循环系统的动员一旦不能满足运动骨骼肌对氧的需求，那么糖酵解供能系统将逐渐占据能量供应的主导地位

糖酵解供能过程不需氧的参与，同时产生乳酸，又称无氧代谢的乳酸成分

急性运动时的有氧代谢

在刚开始运动的短时间内，由于呼吸循环的反射调节相对迟缓，氧在体内的运输滞后，所以摄氧量在短时间内（30~60s）呈指数上升。这一阶段的供能主要来源于无氧代谢

继续运动一段时间，当运动强度小于无氧阈强度时，呼吸和循环系统的动员能够满足运动骨骼肌对氧的需求，有氧代谢开始占据供能的主导地位，摄氧动力学曲线将呈平台分布，摄氧量最终稳定在某一水平；当运动强度大于无氧阈强度时，摄氧动力学曲线多出现持续几分钟的慢成分，直至最大摄氧量平台出现

在极量强度运动时，摄氧动力学曲线将不再出现平台，而是持续增高，直至运动性疲劳发生，摄氧量水平达到或不能达到最大摄氧量

图p56

急性运动中能量代谢的整合

一般来讲，依运动模式、运动持续时间和强度的不同，三种供能系统都参与能量供应，只不过各自在总体能量供应中所占的比例不同

对急性运动中能量代谢的一个误区是认为有氧代谢系统对运动能量需求的反应相对较慢，因而在短时大强度运动中不扮演角色

能量代谢对慢性运动的适应

慢性运动对能量代谢的调节能力、运动后恢复过程的代谢能力产生影响

慢性运动还可以用运动或能量节省化反映

当机体在同等负荷运动下能够达到更大的功率输出或更高的摄氧量水平，表明机体的运动节省化程度提高。运动节省化较最大摄氧量具备更高的可训练性

慢性运动提高机体的运动节省化程度往往是骨骼肌能量代谢系统改善、运动单位募集类型改变、同等强度运动中通气量和心率降低以及运动技能提高的结果

与运动相关的能量代谢检测与评价

精确的方法是测定运动骨骼肌运动前后ATP、CP含量的变化来评价ATP-CP供能系统，用运动骨骼肌运动前后丙酮酸或乳酸含量的变化反映糖酵解供能系统的能力，以及用运动骨骼肌运动前后线粒体ATP合成速率及数量的变化反映有氧运动能力。这些方法的应用性受到限制，目前常用不同时间最大运动时的血乳酸增值和最大摄氧量分别反映机体的无氧和有氧代谢能力

由于ATP-CP系统供能主要参与6~8s极量强度运动时的供能，所以可以在特定运动阻力下要求受试者进行最大运动，通过单位时间内完成的总功阈血乳酸增值的比值来反映ATP-CP系统能力（磷酸原能商法）

经典的糖酵解系统供能评价方法是Wingate实验。受试者在特定运动阻力下在30~90s内以最大能力持续运动，测定受试者做功的功量和血乳酸增值。最大功量和血乳酸增值越大，表明无氧酵解能力越强

最大摄氧量是公认的反映有氧运动能力的良好指标，受试者进行递增负荷运动并测定其达到的摄氧量稳态。一般认为，最大摄氧量越大，有氧能力越强

第三章神经系统的调节功能

第一节组成神经系统的细胞及其一般功能

神经元

神经元的一般结构和功能

胞体是神经元的主体部分，其由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成

细胞膜具有调节神经元与周围环境间进行物质交换的作用

细胞质中含有许多亚微结构，如尼氏体、高尔基复合体、线粒体、中心体和内涵物等

细胞核一般位于胞质的中央，它是遗传信息储存、复制和表达的主要场所，又是将DNA转录成RNA的部位

突起，有树突和轴突之分

一个神经元具有多个树突，其作用是接收其他神经元传来的冲动，并将之传至胞体；一个神经元轴突只有一条，从胞体发出的部分膨大形成锥形叫做轴丘，它是轴突的始段

轴突的功能主要是将胞体发生的冲动传递给其他神经元，或传递给肌细胞和腺细胞等效应器

神经元的主要功能

一个神经元可区分为若干功能区域

神经元的质膜在接受信息中发挥着重要作用；神经元的细胞核与细胞质存在蛋白质合成体系，神经元所需的各种功能蛋白质均在此处合成，在赤纬神经元生长、发育、存货以及完成正常功能活动中具有不可替代的作用

胞体和树突是接受和整合信息的区域，轴突始段是产生动作电位的区域，轴突是传导信息的区域，突触末梢是将信息从一个神经元传递给另一个神经元或效应器细胞的区域。

神经元的主要功能是接受刺激和传递信息。神经元既能产生冲动和传导冲动，又能合成和释放多种信息分子以及其他维持细胞生命所需的活性物质，有些神经元还能分泌激素，将神经信号转变为体液信号

中枢神经系统可通过传入神经接受来自体内外环境变化的刺激信息，通过中间神经对这些信息加以分析、综合和储存，再经过传出神经把指令传导所支配的器官和组织，产生调节和控制效应

神经纤维具有兴奋传导和轴浆运输功能

神经元的轴突和包裹轴突的髓鞘总称为神经纤维。在中枢神经系统中，神经纤维主要构成蛋白质，在周围神经系统中，神经纤维构成神经干

神经纤维的主要功能是传导兴奋，即传导动作电位或神经冲动

不同类型的神经纤维传导兴奋的速度与神经纤维直径的大小、有无髓鞘、髓鞘的厚度以及温度的高低等因素有关

神经纤维直径越大，传导速度越快；有髓鞘神经纤维传导速度比无髓鞘神经纤维快；在一定范围内，温度升高也可加快传导速度

神经纤维传导兴奋具有以下特征

完整性

绝缘性

双向性

相对不疲劳性

与突触传递而言

神经纤维内的轴浆经常处于流动状态，轴浆流动具有运输物质的作用，故称为轴浆运输。

轴浆从胞体向轴突末梢的运输称为顺向轴浆运输，轴浆自末梢到胞体的运输则称为逆向轴浆运输。

轴浆运输对维持神经元的解剖和功能的完整性具有重要意义

神经的营养性作用

神经对所支配的组织除发挥调节作用时，神经末梢还经常释放一些营养性因子，可持续性调节所支配组织的代谢活动，影响其结构、生化和生理功能，神经的这种作用称为营养性作用

此作用在正常情况下不易觉察，但当神经元发生病变或被切断后便能明显地表现出来

神经元既能生成营养性因子，维持所支配组织的正常代谢与功能，同时也接受神经营养因子（NT）的支持，以维持其正常的形态和功能

神经胶质细胞

神经胶质细胞的类型和特征

类型

在中枢神经系统中主要包含有星形胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞三类

在周围神经系统中主要有形成髓鞘的施万细胞和位于神经节内的卫星细胞等

特征

与神经元比，形态、功能上有很大差异

胶质细胞形态多样、胞体较小、突起多无极性、胞质内没有尼氏小体，不与神经元形成突触（有人认为有突触联系，尚无定论），但普遍存在缝隙连接，在应激时不能产生动作电位。在某些胶质细胞膜上还存在多种神经递质的受体。胶质细胞终身具有分裂增值的能力

不同神经胶质细胞的功能

星形胶质细胞是脑内功能最复杂的胶质细胞

脑内此细胞数量最多的胶质细胞，参与实现的功能活动有

支持作用

引导迁移作用

营养作用

隔离作用

少突胶质细胞和施万细胞的主要功能

分别在中枢和外周形成神经纤维髓鞘，髓鞘具有提高神经传导速度和绝缘作用

小胶质细胞和卫星细胞的功能

小胶质细胞是中枢神经系统终的吞噬细胞，当脑组织在各种病理情况下发生变性时，可与来自血液中的单核细胞共同清除变性的神经组织碎片

存在于周围神经系统终的卫星细胞的作用可能是为神经元提供营养及形态支持，调节神经元外部的化学环境

第二节神经系统功能活动的基本原理

突触传递

神经系统信息传递的主要形式

突触的微细结构

图p67

突触前膜

突触后膜

突触间隙

宽20~40nm，其间有黏多糖和糖蛋白

线粒体

突触囊泡

内涵高浓度的神经递质，可从突触前末梢膜的所有部位释放

活化区

具有引导突触小泡与突触前膜融合的作用

特异性受体

递质门控通道

突触的传递过程

信息在化学突触的传递过程主要包括神经递质在突触前的合成和释放、递质与突触后膜受体的结合、递质的分解或重吸收等环节

当突触前神经元的兴奋传到末梢时，突触前膜去极化，当去极化达到一定水平时，阡陌上电压门控通道开放，细胞外通过突触前膜进入突触前末梢内，与轴浆重的钙调蛋白结合为复合物，通过激活蛋白激酶Ⅱ，使结合与突触囊泡外表面的突出蛋白Ⅰ发生磷酸化，并使之从突触囊泡表面解离，从而解除突触蛋白Ⅰ对突触囊泡与前膜融合和释放递质的阻碍作用，结果引起突触囊泡与突触前膜相接触并融合，将囊泡内贮藏的神经递质通过“出胞”作用，量子化地释放入突触间隙。由轴浆内浓度瞬时升高触发突触囊泡递质释放的机制十分复杂，需经历动员、摆渡、着位、融合和出胞等过程。递质进入突触间隙后，经扩散抵达突触后膜，作用于后膜上特异性受体或化学门控通道，引起后膜对某些离子通透性的改变，使某些带电荷离子进出后膜，突触后膜即发生一定程度的去极化或超极化。这种发生在突触后膜上的电位变化称为突触后电位

突触后电位

根据突触后膜发生去极化或超极化的不同，可将突触后电位分为

兴奋性突触后电位

如果突触后膜在递质作用下发生去极化，使该突触后神经元的兴奋性升高，这种电位变化称为兴奋性突触后电位（EPSP）。EPSP是由于突触后膜对、（尤其是）通透性升高产生去极化所致，当电位升高到一定水平（阈电位）时，则在轴突始段部位产生冲动，沿神经轴突传出

兴奋性递质可导致突触后膜产生去极化效应，所产生的后电位称为兴奋性突触后电位

抑制性突触后电位

如果突触前膜释放的是抑制性递质，它可引起后膜对和（尤其是）的通透性升高，导致突触后膜产生超极化，这一电位称之为抑制性突触后电位（IPSP）

IPSP的幅度因神经元膜电位的水平的不同而改变，持续时间比EPSP的稍短一些，平衡电位约为-80mV

由于一个突触后神经元常与多个突触前神经末梢构成突触，而产生的突触后电位既有EPSP，也有IPSP，因此，突触后神经元胞体就好比是个整合器，突触后膜上电位改变的总趋势决定于同时产生的EPSP和IPSP的代数和。当总趋势为超极化时，突触后神经元表现为抑制；而当突触后膜去极化并达到阈电位水平时表现为兴奋，即可在轴突始段产生一次动作电位

电突触传递在神经元同步化活动中的重要作用

缝隙连接

电突触是缝隙连接的突触结构，突触前膜和突触后膜无结构分化，其突触间隙仅为3.5nm，这种结构又称为缝隙连接

电突触无突触前膜和后膜之分，一般为双向性传递，其传递速度快，几乎不存在潜伏期

电突触传递在中枢神经系统内和视网膜上广泛存在，主要发生在同类神经元之间，具有促进神经元同步化活动功能。

电突触传递的生理意义在于，可使很多神经元产生同步化的活动，能够耐受阻断化学传导的药物，对温度变化也不敏感

化学突触

化学突触是由突触前膜、后膜和突触间隙组成，具有单向传递、可塑性和突触延搁等特征

突触

生理学中将相互连结的两个神经元之间或神经元与效应器之间的接触称之为突触

突触传递

信息从前一个神经元传递给后一个神经元，这一信息传递过程被称为突触传递

突触小体

在轴突主干上，轴突的末梢分成许多分支，每个分支末端的膨大部分称为突触小体

反射活动的基本规律

反射的活动形式和整合方式

反射活动的分类与特点

条件反射

反射活动的高级形式，是指人和动物在个体生活过程中，按照所处的生活环境，在非条件反射的基础上，通过后天学习和训练不断建立而形成的一种反射活动

数量无限，可以建立也可以消退

非条件反射

人和动物生来就有、数量有限、种系特有、比较固定和形式低级的反射活动

无需大脑皮层的参与，通过皮质下各级中枢就能形成

反射活动的整合

在整体情况下，无论是简单的还是复杂的反射，传入冲动进入脊髓或脑干后，处在同一水平与传出部分发生联系并发出传出冲动外，还有上行冲动传到更高级的中枢部位进一步整合，再由高级中枢发出冲动来调整反射的传出冲动

因此，完成一个反射，往往既有初级水平的整合活动，也有高级水平的整合活动，在通过多级水平的整合后，反射活动将更具复杂性和适应性

反射

身体的各种感受器相当于不同的换能器，它们的功能是将所感受的刺激转变为一定形式的神经放电信号，后者通过传入神经纤维传至相应的神经中枢，中枢对传入信号进行分析并作出反应后，再通过传出神经纤维将中枢的指令传达到相应的效应器官，发动或改变其活动，这一过程被称为反射

中枢神经元的联系方式

单线式联系

指一个突触前神经元仅与一个突触后神经元发生突触联系

辐散式联系

指一个神经元可通过其轴突末梢与多个神经元形成突触联系，从而使与之相联系的许多神经元同时兴奋或抑制

在脊髓，传入神经元与其他神经元主要是通过这种方式联系

聚合式联系

指一个神经元接受来自许多神经元的轴突末梢而建立突触联系，因而有可能使来源于不同神经元的兴奋和抑制在同一神经元上发生整合，导致后者兴奋或抑制

在传出通路中较为多见，如脊髓前角运动神经元接受不同轴突来源的信息，主要表现为聚合式联系

链锁式和环式联系

在中间神经元之间，由于辐散和聚合式联系同时粗在而形成锁链式联系或环式联系

神经冲动通过链锁式联系，在空间上可扩大其作用范围

兴奋冲动通过环式联系，可因负反馈而使活动及时终止，或因正反馈而使兴奋增强和延续

中枢兴奋在化学性突触传递的特征

单向传播

在反射活动中，兴奋经化学性突触传递，只能从突触前末梢传向突触后神经元，这一现象称为单向传播

意义在于限定了神经兴奋传导携带的信息只能沿着指定的路线运行

中枢延搁

兴奋经中枢化学性突触传递所需时间与在相同距离的神经纤维上传导相比要长得多，这一现象称为中枢延搁

兴奋的总和

在反射活动中，单根神经纤维传入冲动一般不能引起传出效应，如若干神经纤维的传入冲动同时到达同一中枢才可能产生传出效应，这一现象称为兴奋的总和

兴奋节律的改变

在同一反射弧中，传入神经（突触前神经元）中兴奋传递的放电频率往往与传出神经（突触后神经元）不同，这一现象称为兴奋节律的改变

后发放

在中枢神经系统，兴奋冲动通过环式联系即使最初的刺激已经停止，传出通路上冲动发放仍能继续一段时间，这种现象称为后发放或后放电

常见于各种神经反馈活动中

对内环境变化敏感和易疲劳

内环境理化因素的变化（如缺氧、二氧化碳过多、某些药物干扰等），均可影响化学性突触的传递，这是因为突触间隙与细胞外液是相通的

突触传递与神经纤维相比，相对容易发生疲劳，这可能与神经递质的耗竭有关

中枢活动总的抑制和易化

突触后抑制产生IPSP，而突触前抑制则使EPSP幅度降低

突触后抑制

由抑制性中间神经元释放抑制性神经递质，使突触后神经元产生IPSP而引起的抑制，称为突触后抑制

形式

传入侧支性抑制

传入神经进入中枢后，一方面通过突触联系兴奋一个中枢神经元，另一方面通过侧支兴奋一个抑制性中间神经元，通过后者的活动再抑制另一个中枢神经元，这种抑制称为传入侧支性抑制或交互抑制，其意义在于能使不同中枢之间的活动协调起来

牵拉肌肉引起某些运动神经元的兴奋，而另一拮抗肌的运动神经元抑制，这一生理现象称为交互抑制

回返性抑制

中枢神经元兴奋时，传出冲动沿轴突外传，同时又经轴突侧支兴奋一个抑制性中间神经元，后者释放抑制性神经递质，反过来抑制原先兴奋的神经元及同一个中枢的其他神经元，这种抑制就称为回返性抑制

这种抑制的意义在于能够及时终止运动神经元的活动，或者使同一中枢内许多神经元的活动同步化

突触前抑制

在突触前膜产生的抑制称为突触前抑制

这种抑制在中枢内广泛存在，尤其多见于感觉传入通路中，对调节感觉传入活动具有重要意义

图p72及其图解

突触后易化与突触前易化都使EPSP幅度增大

由于突触后膜的去极化，而使膜电位靠近阈电位水平，这一现象称为突触后易化。如果在突触后易化的基础上再出现一个刺激，就叫容易达到阈电位水平而爆发动作电位，表现为EPSP的总和

由于突触前轴突末梢的动作电位时程延长，使末梢释放的神经递质增多，最终使突触后膜神经元的EPSP增大，即产生突触前易化。突触前易化与突触前抑制具有同样的结构基础

神经传导

在神经细胞任何一个部位所产生的神经冲动，均可传播到整个细胞，使细胞未兴奋部位依次经历一次膜电位的倒转，这一过程称为神经冲动的传导，简称神经传导

第三节神经系统的感觉分析功能

感觉概述

感受器及一般生理特性

感受器的种类

在任何动物的体表或组织内部存在着一些专门为感受机体内、外环节变化刺激而形成的结构装置，称为感受器

感受器依据其属性的不同可划分为不同的种类

目前常用的方法是结合刺激源及其引起的感觉类型来分类，这样可将感觉类型分为20种，其中11种感觉类型是可被主观感知的，9种不能被意识到

感受器的一般生理特性

适宜刺激

一种感受器通常只对某种特定形式的能量变化最敏感，这种形式的刺激就称为该感受器的适宜刺激

适宜刺激作用于感受器，必须达到一定的刺激强度和持续时间，才能引起某种相应的感觉

换能作用

各种感受器都能把作用于它们的各种形式的刺激能量转换为传入神经的动作电位，这种能量转换称为感受器的换能作用

当这些过渡性变化使感受器的传入神经纤维发生去极化，并产生“全或无”式的动作电位后，感受器的功能即以完成

编码功能

感受器再把外界刺激转换为神经动作电位时，不仅发生了能量的转换，而且把刺激所包含的环节变化的信息也转移到了动作电位的序列之中，起到了信息的转移作用，这就是感受器的编码功能

在同一感觉系统或感觉类型的范围内，外界刺激的量或强度不仅可通过单一神经纤维上的动作电位的频率高低来编码，还可通过参与点信息传输的神经纤维数目的多少来编码；此外，不同性质感觉的引起，不但决定于刺激的性质和被刺激的感受器种类，还决定于传入冲动所到达的大脑皮质的特定部位

适应现象

当某一恒定强度的刺激持续作用于一个感受器时，感受神经纤维上的动作电位的频率会逐渐降低，这一现象称为感受器的适应现象

感觉信息的编码和分析处理

特定的感觉类型通过特定的感觉传入通路到达大脑皮质的特定部位

当刺激发生在一个特定感觉的神经通路时，无论该通路的活动是如何引起的，或者是由该通路的哪一部分所产生的，所引起的感觉总是该感受器在生理情况下兴奋所引起的感觉，这一原理称之为特异神经能量定律

刺激强度的编码于感觉神经中动作电位频率和参与活动的纤维数目有关

躯体和内脏的感觉功能

躯体和内脏感觉

躯体感觉

指来自躯体深部肌肉、肌腱和关节等处的组织结构，对躯体的空间位置、姿势、运动能力和运动方向的感觉

躯体感觉的传入对躯体平衡感觉的形成具有一定的作用

位于肌肉、肌腱和关节等处的肌梭、腱器官和关节感受器称为本体感受器

脊椎动物的肌肉内有肌梭和腱器官两种感受器

肌梭

是骨骼肌中一种特殊的感受装置，位于肌肉的深部。主要由梭内肌、神经末梢、梭囊与微小血管构成

肌梭是感知骨骼肌的长度、运动方向、运动速度和速度变化率的一种本体感受器

肌梭是存在于骨骼肌内的一种高度特化的感受器，呈梭状，内含细的梭内肌纤维，其主要功能是当它所在的那块肌肉被拉长时，可发放牵拉长度和速率变化的信息

肌梭的功能是将肌肉受牵拉而被动伸展的长度信息编码为神经冲动传入到中枢，一方面产生相应的本体感觉，另一方面反射性地产生和维持肌紧张，并参与对随意运动的精细调节

图p76

腱器官

是长约1mm，直径0.1mm的囊状结构，位于骨骼肌和肌腱的连接部位，与骨骼肌呈串联式排列

腱器官是感知骨骼肌张力变化的一种本体感受器

腱器官是位于肌纤维和肌腱连接部位的囊状结构，与骨骼肌呈串联式排列，是一种张力感受器

腱器官的功能是将肌肉主动收缩的信息编码为神经冲动传入到中枢，产生相应的本体感觉。它们对被动牵拉刺激并不敏感

此外，在关节囊、关节韧带及骨膜处还存在几种由皮肤相应的感受器变形而来的感受器，如鲁菲尼氏小体和环层小体等。鲁菲尼氏小体可感知关节的屈曲和伸展；环层小体可感知关节的活动程度等

本体感受器的一个共同特点是对机械刺激比较敏感

触-压觉

给皮肤施以触、压等机械刺激所引起的感觉，分别称为触觉和压觉，由于两者在性质上类似，可统称为触-压觉

如果将两个点状刺激同时或相继触及皮肤时，人体能分辨除这两个刺激点的最小距离，称为两点辨别阈

引起触-压觉的最小压陷深度，称为触觉阈。该阈值受受试者的不同和身体部位的不同而不同

这与触觉感觉感受器皮肤感受野（指由所有能影响神经元活动的感受器所组成的空间范围）的大小以及皮肤中触觉感受器的密度有关，一般来说，手指和舌触觉阈值最低，背部的触觉阈值最高

在运动训练中可以采用两点辨别阈来判断人体的疲劳程度和训练水平；合理的应用触觉阈对于运动机能的形成也具有一定的促进作用

触-压觉感受器可有游离神经末梢、毛囊感受器或带有附属结构的环层小体、麦斯纳氏小体等。不同的附属结构可决定它们对触、压刺激的敏感性或适应性出现的快慢。

触-压觉感受器的适宜刺激是机械刺激。机械刺激引起感觉神经末梢变形，导致机械门控钠通道开放和内流，产生感受器电位。当感受器电位使神经纤维膜去极化并达到阈电位水平时，即产生动作电位，传入冲动到达大脑皮质感觉去，产生触-压觉

温度觉

在人类的皮肤上由专门的“热点”和“冷点”，刺激这些点能分别引起热觉和冷觉，两者合称为温度觉。在这些“热点”和“冷点”部位存在热感受器和冷感受器，分别感受施加于皮肤上的热刺激和冷刺激

热感受器是游离神经末梢，分布于皮肤表面下0.3~0.6mm处，感受野很小、呈点状，由无髓的C类纤维传导热感觉信号；冷感受器也是游离神经末梢，分布于皮肤表面下0.15~0.17mm处，感受野很小、呈点状，由有髓鞘的纤维传导冷感觉信号

痛觉

痛觉是由体内外伤害性刺激所引起的一种主观感觉，常伴有情绪活动和防卫反应。痛觉不是一个独立的单一感觉，而是一种于其他感觉混杂在一起的复合感觉。痛的主观体验既有生理成分也有心理成分。痛觉既发生于躯体也发生于内脏

引起痛觉的感受器称为伤害性感受器，是由游离的神经末梢构成。伤害性感受器由两个重要特征：

没有一定的适宜刺激，就是说，任何刺激只要达到上海程度均可使其兴奋

不易出现适应，属于慢适应感受器

机体在运动中出现组织损伤或发生炎症时，由受损细胞释出的引起痛觉的物质（包括、、前列腺素、p物质、）称为内源性致痛物质，可对伤害性感受器造成一定的刺激，引起人体产生疼痛的感觉，并对运动产生一定的影响

躯体感觉和内脏感觉信息的传入通路

躯体感觉的传入通路一般由三级神经元连接组成

丘脑是通过特异和非特异两条投射系统向大脑皮质投射感觉信息的

内脏感觉的传入神经为自主神经，包括交感神经和副交感神经

内脏感觉的传入冲动进入中术后，沿着躯体感觉的同一通路上行，即沿着脊髓丘脑束和感觉投射系统到达大脑皮质

躯体感觉与内脏感觉的皮质代表区

体表感觉代表区有第一和第二两个感觉区

体表感觉代表区有第一和第二感觉区

在皮质有第一和第二两个感觉区。第一感觉区位于中央后回，相当于Brodmann分区的3-1-2区。其感觉投射规律为

躯干四肢部分的感觉为交叉性投射，即躯体一侧的传入冲动向对侧皮质投射（头面部感觉的投射是双侧性的）

投射区域的大小与感觉分辨精细程度有关，分辨愈精细的部位，代表区愈大

投射区域具有一定的分布规律，总体安排是倒置的（头面部的代表区在内部，是正立的），下肢的代表区在中央后回的顶部、上肢在中间、头面部在底部，膝以下在内测面

第二感觉区位于大脑外侧沟的上壁，由中央后回底部延伸到脑岛的区域。其面积远较第一感觉区小，身体各部分的定位不如中央后回那么完善和具体

躯体感觉代表区

中央前回（4区）是运动区，也是躯体感觉代表区。

在较低等的哺乳动物中，体表感觉区与运动区基本重合在一起，称为感觉运动区

在灵长类动物中，体表感觉和运动区逐渐分离，前者位于中央后回，后者位于中央前回。

运动区主要接受小脑和基底神经节传来的反馈投射，这可能与随意运动的形成有关

内脏感觉代表区

内脏感觉的皮质代表区混杂在体表第一感觉区中，人脑的第二感觉区和运动辅助区也与内脏感觉有关。此外，边缘系统皮质也接受内脏感觉的投射

眼的视觉功能

眼的折光系统及其调节方式

射入眼内的光纤通过角膜、房水、晶状体和玻璃体四种折射率不同的介质，并通过角膜前后表面、晶状体前后表面四个屈光度不同的折射面，才能在视网膜上形成物像

由于眼球前后径过长或折光系统的折光能力过强，远处物体发出的光线被聚焦在视网膜的前方，形成模糊的图像，称为近视

由于眼球前后径过短或折光系统的折光能力太弱，远处物体发出的光线被聚焦在视网膜的后方，形成模糊的图像，称为远视

视网膜的感光换能系统

视网膜是位于眼球最内层的神经组织，视网膜上含有对光高度敏感的视杆细胞和视锥细胞，它们和与之相联系的双极细胞和视神经节细胞构成了眼的两种感光换能系统，即视杆系统和视锥系统

视杆系统

视锥系统

视觉信息在视觉通路与视皮质中的分析处理

视网膜最后以动作电位作为输出信号，通过其轴突纤维先投射到外侧膝状体细胞层，从这里直接投射到初级视皮质（17区），然后通过次级视皮质（18区）投射到高级视皮质（19区）

耳的听觉功能

声音信息的感受与传递

外耳由耳郭和外耳道组成

耳郭起采音和协助判断声源方向的作用，外耳道一端开口于耳郭，另一端终止于鼓膜，是声波传导的通路。

外耳具有集音、共鸣和辨向功能

中耳由鼓膜、听骨链、鼓室和咽鼓管结构组成。其主要作用是将空气中的声波振动能量高效地传递到内耳淋巴，其中鼓膜和听骨链在声音传递过程中起着重要作用

内耳又称迷路，由耳蜗和前庭器官组成，耳蜗具有感音换能作用，其换能装置是存在于耳蜗基底膜上的毛细胞。

耳蜗对声音刺激通过换能和编码等一系列反应后，在听神经上产生了动作电位，即可向听觉中枢传递声音信息

图p81

听觉信息的传入通路及中枢分析

听神经传入纤维，首先在同侧脑干的耳蜗神经核换元，换元后的纤维大部分交叉到对侧的上橄榄核，再换元后形成外侧丘系直接或经下丘换元后抵达丘脑的内侧膝状体，内侧膝状体再发出纤维最后投射至大脑的颞横回和颞上回初级听皮质

根据对声音反应的不同形式，听觉各级中枢的细胞可以分为三类

第一类是以传递声音信息为主要功能的接替（中继）神经元

第二类是能对声音信息进行鉴别、整合的神经元

第三类是专门检查某种特殊形式的声音信息的神经元，这些神经细胞只对某种特殊声音或声音中某种参量反应敏感

内耳的平衡觉功能

前庭器官的感受装置与功能

前庭器官是由内耳的椭圆囊、球囊和三个半规管组成，是人体对自身姿势、运动状态以及头部在空间的位置感知的感受器，在保持身体的平衡中起重要作用

前庭器官的感受细胞称为毛细胞，这些毛细胞有两种纤毛，其中有一条最长，位于细胞顶端的一侧边缘处，称为动纤毛；其余的纤毛较短，数量较多，每个细胞有60~100条，呈阶梯状排列，称为静纤毛，在毛细胞的底部有感觉神经纤维末梢分布。

椭圆囊和球囊的毛细胞位于囊斑上，毛细胞的纤毛埋植于位砂膜中

前庭反应和前庭稳定性

当人体前庭感受器受到过度刺激时，反射性地引起骨骼肌紧张性的改变、眼震颤以及自主功能反应，如心率加快、血压下降、恶心呕吐、眩晕和出冷汗等现象，这些改变统称为前庭反应

过度刺激前庭感受器而引起机体各种前庭反应的程度，则称为前庭功能稳定性

第四节神经系统对姿势和运动的调节

运动传出的“最后公路”

有人把位于脊髓前角的运动神经元称之为到达肌肉的“最后公路”

脊髓运动神经元分为α、β、γ三类，一个α运动神经元与它支配的那些肌纤维，组成一个运动单位。

运动单位的大小不等，支配比越小，神经对肌肉的调控越精细，支配比越大，其调控的精细度月底，但产生的力量效率则越大

一个运动神经元与它所支配的那些肌纤维组成一个运动单位

一块骨骼肌通常接受许多运动神经元的支配，这些神经元比较集中的位于脑干内几个毫米或脊髓相邻节段的前角，因此将支配一块肌肉的那一组运动神经元相对集中的区域称为运动神经元池，它的主要功能是使其所支配的肌肉收缩和舒张的程度能精确地负荷所需要的运动参数

γ运动神经元支配梭内肌纤维，当α运动神经元活动时，γ运动神经元也被激活，这种在运动时两者同时兴奋的模式称为α-γ共同激活

这种调节机制可以保证当肌肉收缩时，无论肌肉处于何种长度，肌梭都能有较高的敏感性

中枢对姿势的调节

脊髓对姿势的调节

牵张反射

在脊髓完整的情况下，一块骨骼肌如受到外力牵拉使其伸长时，能反射性地引起受牵扯的同一肌肉收缩，这种反射活动称为牵张反射

形式

动态牵张反射（腱反射）

由快速牵拉肌肉引起，它的作用是对抗肌肉的拉长

特点是时程较短和产生较大的肌力，并发生一次位相性收缩

静态牵张反射（肌紧张）

是在缓慢持续牵拉肌肉时而形成的，主要调节肌肉的紧张度，不表现出明显的动作，但对维持躯体姿势非常重要

牵张反射的生理意义在于维持站立姿势，如果肌肉在收缩前适当受到牵拉亦可以增强其收缩的力量

屈肌反射和对侧伸肌反射

脊椎动物在受到伤害性刺激时，受刺激的一侧肢体关节的屈肌快速收缩而伸肌迟缓，肢体屈曲，称为屈肌反射。该反射具有保护意义

若加大刺激强度，则可在同侧肢体屈曲的基础上出现按对侧肢体伸展，这一反射称为对侧伸肌反射，在维持躯体平衡中具有重要意义

脑干对肌紧张和姿势的调节

脑干对肌紧张的调节

肌紧张是维持姿势的基础，反射活动的初级中枢在脊髓，但也受到脑干网状结构的抑制区和易化区的调控

抑制区范围较小，位于延髓网状结构的腹内侧部，该区兴奋可减弱肌紧张的活动

易化区分布的范围广泛，贯穿于整个脑干中央区域，该区域活动增强时，起着易化肌紧张的作用。在肌紧张的平衡调节中易化区活动略占优势

正常情况下，脑干网状结构也接受来自大脑皮质、小脑、纹状体和丘脑的下行影响，这些区域对网状结构的易化区具有一定的抑制作用，因此，通过调节最终可使肌肉表现出正常的紧张度

脑干网状结构

在脑干中轴部位内许多形状和大小各异的神经元组成的脑区，其间穿行着各类行向不同的神经纤维呈网状，这一部位称为脑干网状结构

脑干对姿势的调节

状态反射

头部空间位置的改变以及头部与躯干的相对位置发生改变时，将反射性地引起躯干和四肢肌肉紧张性的改变，这种反射称为状态反射，包括迷路紧张反射和颈紧张反射

迷路紧张反射指头部空间位置发生改变时，内耳迷路耳石器官（椭圆囊和球囊）的传入冲动对躯体伸肌紧张性的调节反射。

颈紧张反射是指颈部扭曲时，颈椎关节韧带和颈部肌肉受到刺激后，对四肢肌肉紧张性的调节反射

肌电研究结果发现，人体状态反射的规律是：

头部后仰引起上下肢及背部伸肌紧张性加强，使四肢伸直，背部挺直；头部前倾引起上下肢及背部伸肌紧张性减弱，屈肌及腹肌的紧张相对加强，四肢弯曲；头部侧倾或扭转时，引起同侧上下肢伸肌紧张性加强，异侧上下肢伸肌紧张性减弱

状态反射在完成一些运动机能时起着重要的作用

翻正反射

当任何动物处于不正常体位时，通过一系列协调运动将体位恢复常态的反射活动称为翻正反射

有赖于中脑的协调。

视觉在翻正反射中的作用很重要

脑干以上高位中枢对姿势的调节

除脑干外，大脑皮质运动区、基底神经节的纹状体、小脑前叶蚓部等区域也有抑制肌紧张的作用；小脑前叶两侧部的后叶中间部则有易化肌紧张的作用。这些区域可能都是通过脑干网状结构内的抑制区和易化区对姿势反射实现一定的调节

姿势反射

在躯体活动过程中，中枢神经系统不断地调整不同部位骨骼肌的张力以完成各种动作，保持或变更躯体各部分的位置，这种反射称为姿势反射

中枢对躯体运动的调节

大脑皮质对运动的调节功能

大脑皮质的运动区

主要运动区

包括运动皮质和运动前区，这两个区是控制躯体运动最重要的区域

功能特征

对躯体运动调节为交叉性支配，即一侧皮质支配对侧躯体的肌肉（头面部大部分是双侧性支配）

具有精细的功能定位，运动愈精细愈复杂的肌肉，其皮质代表区的面积愈大

运动区定位从上到下的安排是倒置的

其他运动区

辅助运动区位于两半球的内侧面，扣带回沟以上、4区之前的区域

在编排复杂运动程序时和执行运动前的准备状态中，辅助运动区起着重要作用，如此区受损，就会导致手与指的定位不准确，复杂动作变得笨拙，两手哦欸和功能严重受损

后顶叶皮质位于5区和7区，在解码并用于指导肢体运动的感觉信息方面起着重要的作用

此外，在大脑皮质第一、第二感觉区，8、18、19区也都与运动有关

在大脑皮质运动区也可建道类似感觉区的纵向柱状排列，从而组成运动皮质的基本功能单位，即运动柱。一个运动柱可控制同一关节几块肌肉的活动，而一块肌肉也可接受几个运动柱的控制

大脑皮质的运动传导通路

大脑皮质对躯体运动的调控是通过皮质脊髓束和皮质脑干束两条传导通路而实现的。

由皮质发出，经内囊、脑干下行，到达脊髓前角运动神经元的传导束，称为皮质脊髓束，其功能是控制躯干和四肢肌肉，与姿势的维持和精细的、技巧性运动有关；而由皮质发出，经内囊到达脑干内各脑区运动神经元的传导束，称为皮质脑干束，其功能是控制脑干运动神经元的活动

此外，皮质脊髓束和皮质脑干束也发出侧支和一些直接起源于运动皮质的纤维，经脑干某些核团接替后形成顶盖脊髓束、网状脊髓束和前庭脊髓束，其功能与皮质脊髓束相似，参与对近端肌肉粗略运动和姿势的调节；而红核脊髓束则参与四肢远端肌肉精细运动的调节

组构原则

运动皮质发出下行控制纤维的细胞是高度分域地组织起来的，与每一块肌肉有关的皮质神经元都有集聚的中心和围绕的外野，任何支配不同肌肉的中心区不会重叠，但是一条肌肉的外野支配区可能和另一条肌肉的外野，甚至和它的中心区发生重叠，这一分布规律被称为皮质运动区神经元的组构原则

基底神经节对躯体运动的调节

基底神经节与大脑皮质之间的纤维联系

基底神经节接受大脑皮质的纤维投射，其传出纤维经丘脑接替后，又回到大脑皮质，从而构成基底神经节与大脑皮质之间的直接和间接的两条通路

直接通路

指新纹状体直接向苍白球内侧投射的路径

直接通路的活动能易化大脑皮质的活动

间接通路

为先后经过苍白球外侧部和丘脑底核两次中继核后到达苍白球内侧部的多突触路径

间接通路的活动则具有抑制皮质发动运动的作用

两条通路平时以直接通路活动为主，而当间接通路活动时，则可部分抵消直接通路对大脑皮质的易化作用

基底神经节的功能

至今为止，人们认为其功能可能有：

小脑对躯体运动的调节

小脑的分区与纤维投射

小脑由皮质、白质和深部三队小脑核组成

皮质部分按横向可分为前叶、后叶和绒球小结叶，也可按正中及外侧纵向分为蚓部和半球部。

小脑接受来自脊髓、脑干和大脑皮质的传入投射，经过小脑深部核发出纤维向脑干有关核团及大脑皮质投射。

依据小脑的传入、传出纤维联系，可将小脑分为前庭小脑、脊髓小脑和皮质小脑三个功能部分

小脑的运动调节功能

由于小脑皮质没有大脑皮质中的连和纤维和联络纤维，小脑内外侧各部之间并不相互联系，因此小脑的功能可从三个功能部分分别陈述

前庭小脑

主要功能是控制躯体和平衡眼球活动

脊髓小脑

功能是调节正在进行过程中的运动，协助大脑皮质对随意运动进行适时的控制

此外，脊髓小脑还具有调节肌紧张的功能
在进化过程中，小脑抑制肌紧张的作用逐渐减退，而易化作用逐渐增强

皮质小脑

主要功能是参与随意运动的设计和程序的编制

意向性运动

具有明确目的性、运动全过程均受主观意识支配、运动形式较为复杂，一般通过后天学习获得，随着实践经验的积累运动技巧日渐完善的运动，称为意向性运动

第四章内分泌调节

第一节内分泌与激素

内分泌和激素的概念、作用及其特征

内分泌与激素

内分泌和内分泌系统

内分泌是指内分泌细胞将所产生的激素直接分泌到体液中，并以体液为媒介对靶细胞产生效应的一种分泌形式

内分泌细胞集中的腺体统称为内分泌腺

内分泌系统是由经典的内分泌腺与分布在功能器官组织中的内分泌细胞共同组成，是发布信息调控机体功能的系统

激素及其分类

激素是内分泌腺或器官组织的内分泌细胞所分泌，以体液为媒介，在细胞之间递送调节信息的高效能生物活性物质

来源于垂体、甲状腺、甲状旁腺、胰岛、肾上腺、性腺等经典内分泌腺的激素种类很有限，而来源于具有特定功能器官组织的激素却达百余种

激素按其化学架构可分为含氮激素、类固醇激素以及脂质衍生物三类

表格p94、95

激素传递信息的主要方式

表格p95、96

激素对机体功能的调节作用

整合机体稳态

调节新陈代谢

维持生长发育

调控生殖过程

激素作用的一般特征

信使作用

高效作用

特异作用

相互作用

允许作用

有些激素本身不引起某种生理效应，但却是其他激素引起生理效应的必要条件，激素的这种条件化作用称为允许作用

激素的细胞作用机制

靶细胞的激素受体

激素受体在细胞的分布

受体是指位于细胞膜上或细胞内能与某些化学物质（如递质、调质、激素等）特异结合并诱发特定生物学效应的特殊生物分子。一种激素与其受体结合，能够启动细胞特定的功能变化

从激素受体在细胞的定位不同，受体可分为两类

一类是细胞膜受体，位于细胞膜上，是大多数激素的受体

与细胞膜受体结合的激素亲水性强。

细胞膜受体主要包括离子通道受体、酶有关受体和G蛋白耦联受体三种类型

另一类是细胞内的受体，也被称为激素（配基）调控的转录因子受体，或核受体

这类受体是在胞质种与激素结合，再移于细胞核，启动相应基因转录而发挥作用

与这类受体结合的激素，亲脂性强，可以穿过细胞膜进入细胞内，如类固醇激素和甲状腺素

激素受体的作用特征

细胞所发生的生理反应不仅仅取决于激素水平，而且取决于细胞上该激素的受体数目。

即激素的血浆浓度未发生明显变化，由于受该细胞受体数目的影响，也会使得该细胞对激素的敏感性有所降低或升高，最终使所诱发的生理反应减弱或增强

当某种激素的血浆浓度发生变化时，细胞通过该激素受体数目的变化，将反应控制于适宜的幅度，有利于机体的稳态

受体数目减少后，所结合的激素相应减少，这种现象称为“下调”

相反，细胞也可通过增加该激素受体数目，对某种激素的长期低水平做出相应反应，这样细胞对该激素会变得更加敏感，即可结合更多的激素，这种现象称为“上调”

细胞膜受体介导的激素作用机制

建立在Sutherland于1965年提出的“第二信使学说”基础上的，该学说将激素看作“第一信使”，而将细胞膜上的环磷酸腺苷（cAMP）称为“第二信使”

携带调节信息的激素（第一信使）先于靶细胞膜上的特异受体结合

激素于受体结合后，激素受体通过G蛋白激活膜内测腺苷酸环化酶（AC），在
存在的条件下，AC催化ATP转变为cAMP

cAMP作为“第二信使”，继续使胞质种无活性的蛋白激酶（APK）等功能蛋白逐级活化

促进胞内许多特异蛋白的磷酸化

最终引起靶细胞产生各种生理效应。最后cAMP被磷酸二酯酶（PDE）水解而失活

图p98

细胞内受体介导的激素作用机制

是基于Jesen和Gorskj在1968年提出的基因表达学说的基础上逐渐完善的。

作用的主要过程

激素直接透过细胞膜进入胞质，与胞质中特异受体结合成激素受体复合物

在存在的条件下，复合物发生变构，并进入核内

与核内受体结合成激素-核受体复合物

促进DNA转录过程，促进或抑制mRNA的形成

诱导或减少新蛋白质（主要是酶）的生成，实现各种生物效应

内分泌功能轴

下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴（HPA轴）

HPA轴的激活与机体抵抗内外刺激的应答性反应密切相关，故亦称为应激轴

下丘脑-垂体-甲状腺轴（HPT轴）

是甲状腺功能调节的经典系统

甲状腺功能的调节过程是

一次性运动与运动训练对该轴功能都有影响，一次性运动对下丘脑-垂体-甲状腺轴功能的影响与运动强度和持续时间有关

下丘脑-垂体-性腺轴（HPGn轴）

主要功能是使机体的生殖功能活动维持正常，又称为生殖轴

该轴的主线是下丘脑分泌促性腺激素释放激素，通过门脉血流到达腺垂体，控制促性腺激素的分泌，后者经血液循环达到性腺，调节性腺的活动

适宜负荷的运动或健身锻炼不会对下丘脑-垂体-性腺轴的功能产生显著影响，但长期大负荷的运动训练会抑制下丘脑-垂体-性腺轴的功能

第二节主要内分泌腺的功能

下丘脑和垂体

下丘脑的内分泌功能

表p101

下丘脑激素有两大类型

兴奋性激素

当下丘脑被毁或垂体与下丘脑的血管联系中断后，垂体靶细胞的激素分泌减少

抑制性激素

当下丘脑被毁或垂体与下丘脑的血管联系中断后，垂体靶细胞的激素分泌增加

垂体的内分泌功能

垂体包括腺垂体和神经垂体两部分

腺垂体位于垂体前叶，主要分泌7种激素

神经垂体位于垂体后叶，属神经组织，由神经纤维、神经胶质和由神经胶质分化而来的垂体细胞组成

神经垂体自身不能合成激素，它只是下丘脑神经元所合成的血管升压素（VP，抗利尿激素）和催产素（OXT）储存和释放的部位

VP主要由视上核产生，是调节机体水盐平衡的重要激素

OXT主要由室旁核合成，有刺激哺乳期乳腺分泌乳汁和促使妊娠子宫收缩的作用

甲状腺和甲状旁腺

甲状腺的内分泌功能

甲状腺是人体最表浅、最大的内分泌腺体。甲状腺的主要功能是分泌甲状腺激素（TH）和降钙素（CT）

目前知道的甲状腺素有四碘甲腺原氨酸（）和三碘甲腺原氨素（））两种

甲状腺的活动与碘代谢有密切关系

甲状腺激素的合成

人体合成TH所需的碘80%~90%来源于食物，其余来自饮水和空气

饮食中的碘化物主要是碘化钠（NaI）和碘化钾（KI）

TH的合成过程主要包括滤泡聚碘、酪氨酸碘化和碘化酪氨酸缩合三个基本环节

甲状腺激素的生理作用

促进生长发育

TH是胎儿和新生儿脑发育的关键激素

调节新陈代谢

TH能增强能量代谢，调节物质代谢（合成代谢和分解代谢）

影响器官系统功能

TH是维持机体基础功能活动的激素，对机体几乎所有器官系统都有不同程度的影响，但多数作用是继发于TH促进机体代谢和耗氧过程的

表格p103、104

甲状旁腺的内分泌功能

甲状旁腺素（PHT）由甲状旁腺主细胞合成。它的靶器官主要是骨骼、肾和小肠

作用

增强破骨细胞活动，抑制成骨细胞活动，其机制可能是通过动员骨进入血液来实现，因此可升高血钙。运动中，血钙保持一定浓度对维持神经和肌肉正常的兴奋性非常必要

促进肾远曲小管对钙的重吸收，抑制近曲小管对磷酸盐的重吸收，使尿钙减少，尿鳞增加

促进维生素转化成它的活性形式，而后者对钙在肠内的吸收具有促进作用

PTH主要受血钙浓度调节

血钙降低，PTH分泌加速，长期低血钙可致甲状旁腺增生

血钙升高，PTH分泌减少，长期高血钙可使腺体萎缩

肾上腺

肾上腺皮质的内分泌功能

糖皮质激素

人体血液中的糖皮质激素主要为皮质醇，其次是皮质酮，期作用十分广泛，参与机体多种生理功能的调节

对物质代谢的作用

参与糖代谢

参与蛋白质代谢

参与脂肪代谢

在“应激反应”中的作用

生理应激的三个阶段

机体对刺激的直接反应及代偿反应

机体对刺激的部分或全部适应

刺激停止后的恢复阶段，这时应激反应和适应性反应逐渐消失，机体恢复到运动前状态

生理应激

是指一种日常生活中少见的强烈刺激引起的反应和恢复过程的总称，包括机体对刺激的直接反应及代偿反应、机体对刺激的部分适应或全部适应和刺激停止后的恢复三个阶段

应激

当机体受到感染、中毒、创伤、缺氧、高温、冷冻以及进行剧烈运动时，会产生一些非特异性的全身综合反应，以增强机体对这些不利因素的耐受能力，减轻对机体的损害，称为应激，其过程包括警戒期、抵抗期和衰竭期三个阶段

对水盐代谢的作用

糖皮质激素的保排作用较弱，但肾上腺皮质功能不足的患者，排水功能明显减弱，严重时甚至会出现水的潴留超过潴留的“水中毒”现象

盐皮质激素

体内的盐皮质激素主要为醛固酮，主要作用是促进肾远曲小管、集合管对和水的重吸收及的排泄，是维持机体水盐平衡的重要激素，如分泌减少，在长时间运动柱可导致机体严重脱水和代谢性酸中毒

肾上腺髓质的内分泌功能

肾上腺髓质可分泌肾上腺素（E）、去甲肾上腺素（NE）、少量多巴胺（DA）及阿片肽（OP）

肾上腺髓质激素的生理作用育交感神经节后纤维的作用基本上一致。因此可以把肾上腺髓质看成是交感神经的神经节和它的延伸部分。在复杂的调节过程中，根据机体的需要，交感-肾上腺髓质作为一个系统而发挥调节作用

当机体遭遇紧急情况时，如剧痛、缺氧、脱水及剧烈运动时，交感-肾上腺髓质系统发生的适应性反应称“应急反应”

应急反应包括中枢神经系统的兴奋性提高；心率加快，心收缩力增强、心输出量增加、血压升高；呼吸加深加快；皮肤内脏血管收缩，血液重新分配，使重要脏器得到更多血液供应；血糖升高，葡萄糖、脂肪酸氧化代谢加强，有利于动员机体潜在的力量以应付环境的剧变

引起“应急反应”和“应激反应”的刺激是相同的，但反应的途径是不同的，前者是下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统活动的增强，后者是交感-肾上腺髓质活动的增强。两者相辅相成，共同维持和提高机体的应答和适应能力

胰岛

人类胰岛内至少有4种分泌细胞，即A细胞（约20%，分泌胰高血糖素），B细胞（约60%~70%，分泌胰岛素），D细胞（约10%，分泌生长抑素），和F细胞（含量很少，分泌胰多肽）

胰岛素

胰岛素的主要生理作用

对糖代谢的作用

胰岛素可促进组织细胞对葡萄糖的摄取和利用，加速糖原合成，抑制糖异生，促进糖转化为脂肪并贮存于脂肪细胞，因而使血糖降低。如果胰岛素缺乏，则血糖浓度升高，甚至出现尿糖

对脂肪代谢的作用

胰岛素可促进脂肪合成、转运，促进三酰甘油贮存。胰岛素缺乏时，出现脂代谢紊乱，脂肪分解加强，血脂升高，血酮升高，甚至出现酮血症于酮症酸中毒

对蛋白质代谢的作用

胰岛素可促进蛋白质的合成，抑制蛋白质分解。它与腺垂体分泌的生长激素共同促进机体生长。但当胰岛素和生长激素单独存在时，对机体的生长无明显作用

胰岛素分泌的调节

血糖水平调节

血液中氨基酸及脂肪酸水平

激素的调节

自主神经的作用

胰岛内调节

胰岛素与糖尿病

胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，它与糖尿病的形成密切相关。糖尿病是以高血糖为特征的代谢性疾病，其中高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有引起。机体长期存在高血糖，会导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管和神经的慢性损害、功能障碍

胰高血糖素

胰岛A细胞分泌的胰高血糖素在血清中的浓度为50~100，半衰期为5~10min

生理效应主要有

促进糖原分解和糖异生，使血糖升高的效应显著增强

活化脂肪细胞的脂肪酶，促进脂肪分解，血浆游离脂肪酸升高并促进肝摄取游离脂肪酸，因此酮体生成增加

能使氨基酸迅速进入肝细胞，脱去氨基，异生为糖

促进蛋白质分解、抑制合成

增强心肌磷酸化酶的活性，增加的积聚，从而增强心肌收缩能力，心输出量增加和血压升高

性腺

男性的性腺器官是睾丸，它具有双重功能，既是男性生殖器官，又是分泌雄性激素的内分泌腺，睾丸分泌的主要激素是睾酮。
女性的性腺器官是卵巢，它也具有双重功能，既可产生卵子，又能分泌多种激素，其中主要是雌激素和孕激素，此外，还有少量雄激素

睾酮的生理作用

促进男性附性器官的发育和副性征的出现

促进体内蛋白质合成

雌激素的生理作用

促进女性附性器官的发育和副性征的出现

对代谢的影响

孕激素的生理作用

为受精卵在子宫内着床和保证妊娠做准备，它通常要在雌激素作用的基础上才能发挥作用

抑制子宫平滑肌的活动，保证胚胎有一个比较安静的环境

促进乳腺腺泡和导管的发育，为分娩后泌乳准备条件

第三节运动与内分泌功能

重要内分泌激素对运动的反应和适应

测定运动时和运动后恢复期某些激素含量并与安静值比较，其变化称为运动的激素反应

表p110

糖皮质激素对运动的反应和适应

糖皮质激素分泌增多是机体对运动刺激发生的应答性反应，其分泌量与运动刺激的强度呈正相关

在完成小强度负荷时，糖皮质激素变化较小，在完成力竭性运动时，糖皮质激素水平大大升高，其作用是通过促进肝的糖异生活动，使体内的非糖物质加速转化成葡萄糖，为机体提供更多的能源物质

儿茶酚胺对运动的反应和适应

主要功能是动员能量释放和提高身体功能。在运动应急状态下，儿茶酚胺类物质分泌增多，且增多程度与运动强度密切相关，即运动强度越大，升高的幅度也越大，但两者激素升高的程度与运动后恢复状况并不同步

运动时儿茶酚胺类物质适量增高对运动能力有重要的促进作用，可提高心血管系统的功能，调节血液的重新分配，促进肝糖原和脂肪的分解，有利于肌肉运动的顺利进行。但由于体外补充使其含量过高时，则会使运动员产生不良的精神反应，如恐慌、激动、缺乏自信等，比赛时反而不易取得好成绩

生长激素对运动的反应和适应

运动时血浆中生长激素的浓度与运动时间和强度有关，表现为有一定的时间潜伏期和强度阈值

血浆生长激素的增加与运动强度并非呈直线变化关系，只有当运动强度达到一定的量时血浆生长激素才发生变化，相反，如果运动强度过大，生长激素水平反而会下降

胰岛素和胰高血糖素对运动的反应和适应

运动时胰岛素和胰高血糖素的变化表现为胰岛素降低、胰高血糖素升高

激素对运动时能量代谢的调控

对糖代谢的调控

图p113

运动中血浆葡萄糖浓度依赖于肌肉摄取和糖代谢之间的平衡，此时胰高血糖素和儿茶酚胺的释放增加，在它们的调控作用下，促进了糖原的分解；运动时肾上腺皮质激素水平也升高，加速蛋白质分解呈氨基酸，氨基酸进入肝内在糖异生作用下使血糖浓度升高

此外，生长激素分泌量增多可增加游离脂肪酸含量，以节省糖原的使用率，甲状腺素分泌量增多也可提高葡萄糖和脂肪的代谢

对脂肪代谢的调控

图p114

不论在安静时还是运动状态中，脂肪酸都是必不可少的能源物质。长时间中等强度运动时，糖原储备会越来越少，而脂肪酸便称为主要的能量物质。脂肪酸被肌细胞摄取的量与其在血浆中的浓度高度相关，而脂肪酸的浓度又取决于脂肪酶脂解三酰甘油的水平，三酰甘油的脂解与一下四种激素有关：皮质醇、肾上腺素、去甲肾上腺素和生长激素

皮质醇可加速脂解作用，释放更多的脂肪酸（FFA）入血，当运动30~45min时，血浆皮质醇浓度到达峰值后即开始下降至正常水平，此时血浆肾上腺素、去甲肾上腺素和生长激素开始升高，促进脂肪氧化和FFA的释放

激素对运动时水盐代谢的调控

水盐平衡对维持心血管功能和体温调节功能具有十分重要的作用

盐皮质激素和抗利尿激素调节着体内水盐和离子平衡，肾是其靶器官。体内的盐皮质激素主要是醛固酮，它主要促进肾远曲小管和集合管对和水的重吸收以及、的排泄。因此盐皮质激素是维持机体硕研平衡的重要激素，如果分泌减少，在长时间运动中机体由于发汗等因素可导致机体严重脱水和代谢性酸中毒

抗利尿激素（ADH）主要是由下丘脑视上核产生的神经垂体激素，在生理及肌肉活动条件下，由于发汗等原因，血浆浓缩，渗透压升高，当血液流经下丘脑的渗透压感受器时，刺激垂体后叶释放ADH，ADH与其受体结合，由水通道蛋白——水孔蛋白（AQP）转位，从而增加远曲小管和集合管对水的重吸收，使尿量减少以保持机体水平衡

第五章免疫与运动

第一节免疫学基础

免疫系统

免疫的概念

免疫是指机体接触“抗原性异物”或“异己成分”的一种特异性生理反应，其作用是识别与排除抗原性异物，以维持机体的生理平衡。这些反应通常对机体有利，但在某些条件下也有害

人体免疫机能包括非特异性免疫和特异性免疫

非特异性免疫

人体对抗原型异物的抵抗力有些是天生具有的，即在种系发育进化过程中形成的，经遗传获得的，称为先天性免疫。因其并非针对某一特定的病原微生物，故又称为非特异性免疫，这种免疫是由机体的解剖结构与生理功能所体现

特异性免疫

个体在生活过程中，因受某种病原微生物感染或接种疫苗而获得的免疫称为获得性免疫。因这种免疫一般仅针对所感染的病原微生物或疫苗所能预防的疾病，故又称为特异性免疫。一般概念中的免疫，均指特异性免疫

基本特征

特异性

多样性

记忆性

耐受性

自限性

免疫系统及其功能

免疫系统由免疫器官、免疫组织、免疫细胞和免疫分子所组成，它们是机体免疫功能及发生免疫反应的物质基础

免疫功能是指免疫系统在识别和排除异己物质过程中国所产生的各种生物学效应，主要表现在以下三个方面

免疫防御

亦称免疫预防，指机体抵抗和清楚病原微生物或其他异物的功能。若次功能发生异常可引起疾病，如反应过高可出现超敏反应，反应过低则可导致免疫缺陷病

免疫稳定

亦称免疫自稳，指机体清除变性或衰老的细胞，维持生理平衡的功能。若此功能失调，可导致自身免疫性疾病

免疫监视

指机体识别和清除体内出现的突变细胞，防止发生肿瘤的功能。若此功能失调，可导致肿瘤的发生或持续的病毒感染

免疫器官

免疫器官是免疫细胞分化、增值与定居的场所，分为中枢免疫器官和外周免疫器官

骨髓和胸腺能使淋巴干细胞增值，进行一定程度的分化，称为成熟的免疫细胞并输送到外周淋巴组织定居，因而骨髓与胸腺被称为中枢免疫器官。

接受免疫细胞的组织，称为外周免疫器官，包括淋巴结、脾和扁桃体等

免疫细胞

淋巴细胞

淋巴细胞包括T细胞、B细胞、K细胞（杀伤细胞）和NK细胞（自然杀伤细胞）

T细胞主要介导细胞免疫，B细胞主要介导体液免疫，K细胞能够杀伤被抗体（IgG）覆盖的靶细胞，NK细胞能够直接杀伤某些肿瘤细胞或病毒感染的细胞

T细胞的许多功能是通过其亚群发挥的

淋巴细胞除介导细胞免疫和体液免疫外，还可分泌多种细胞因子。这些细胞因子不仅仅作用于免疫系统自身，调节和控制免疫反应的发生与程度，还可作用于神经系统和内分泌系统，参与神经-内分泌-免疫网络对身体功能的整合调节

单核-巨噬细胞

指血液中的单核细胞和组织中的巨噬细胞。

这类细胞具有多种免疫机能，包括吞噬和杀伤作用、抗原递呈作用以及分泌作用

粒细胞

包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和噬碱性粒细胞。其中起免疫作用的主要是中性粒细胞

中性粒细胞是体内最有效的吞噬细胞，在入侵病原体的早期控制和防御急性感染中起着重要作用

中性粒细胞占白细胞综述的50%~70%，是机体非特异性免疫系统的重要组成部分，除了对许多细菌和病毒性病原体的吞噬作用外，还可释放具有免疫调节作用的细胞因子

嗜酸性粒细胞在正常人外周血中很少见，仅占白细胞总数的0.5%~1.0%，其基本无杀菌力，仅有微弱的吞噬作用

免疫分子

抗体

抗体是机体针对抗原而产生的对抗性物质

抗体一般由B细胞产生，分布于细胞表面、血清和其他体液中

补体

指人与动物血清中正常存在的、与免疫有关的、并可具有酶活性的一组球蛋白。补体并非单一物质，而是包含30多种成分的血浆蛋白，故又称为补体系统

补体系统的生物学作用为融菌、杀菌、细胞毒作用、调理作用、免疫粘附作用、中和及溶解病毒以及炎症介质作用

细胞因子（CK）

主要由淋巴细胞与单核-巨噬细胞所产生，习惯上称前者为淋巴因子，后者为单核因子，实际上其他免疫细胞与非免疫细胞（包括神经细胞和内分泌细胞）也可以产生，故统称为细胞因子

主要的细胞因子由白细胞介素（IL）、B细胞刺激因子、淋巴毒素、肿瘤坏死因子、干扰素、集落刺激因子和转移因子等

机体在对抗原进行免疫应答并加以排除的过程中，主要通过细胞因子在免疫细胞之间传递信息；在神经-内分泌-免疫调节网络中，细胞因子有着非常重要的介导作用

免疫应答

抗原性物质进入机体后所激发的免疫细胞活化、分化和效应的过程称为免疫应答，也称为免疫反应

免疫反应包括由B细胞介导的体液免疫反应以及由T细胞介导的细胞免疫反应

体液免疫应答反应

过程有

感应阶段

进入体内的抗原被巨噬细胞捕获，进行吞噬加工处理后，递呈给细胞，细胞受该抗原（处理过的）和IL-1诱导而活化。这是一个抗原递呈过程。这个过程需要主要组织相容性复合体

增殖和分化阶段

细胞被活化后，发生增殖并释放出白细胞介素2（IL-2）、B细胞分化因子（BCDF）以及B细胞生长因子（BCGF）。BCDF和BCGF能够促使B细胞成熟、增值并分化成浆细胞（B细胞的成熟细胞）

效应阶段

在此阶段，多数B细胞能够成为浆细胞，合成和分泌免疫球蛋白（抗体），然后由抗体直接或间接发挥免疫效应，杀灭进入人体的抗原物质。同时，部分B细胞变为记忆性B细胞。以后若遇相同抗原刺激时可以很快产生相同抗体，并在相当长的时间内维持较高的抗体浓度。这样就对该病原体产生了抵抗力

细胞免疫应答反应

感应阶段

同

增殖与分化阶段

活化的细胞开始大量增殖，最终导致激活相应的和细胞，进入效应阶段
同时，部分T细胞分化为记忆性T细胞

效应阶段

激活的发挥特异性的细胞毒性作用，攻击靶细胞（病原体）。一个细胞在数小时内可杀数十个靶细胞。细胞则释放出多种淋巴因子，参与对抗病原体感染的炎性反应

第二节运动与免疫

免疫功能对运动的反应

“开窗”理论

这种理论认为，大强度急性运动时，应激激素的急剧升高以及血流动力学发生的急剧变化，导致淋巴细胞等免疫细胞快速动员入血，使得淋巴细胞等数量在运动期间急剧升高，淋巴细胞亚群比例发生明显变化

大强度运动后，淋巴细胞浓度下降，增殖分化能力及活性降低，免疫球蛋白含量及功能也受到一定影响，出现免疫低下期。

受一次性急性运动影响，免疫低下期可持续3~72小时不等。在这一免疫低下期，各种细菌、病毒、微生物等病原体极易侵入人体并获得“插足”的机会，表现为对疾病的易感率升高。一般形象地将这段免疫低下期成为“open window”，以此表明此阶段外界病原体极易侵入人体

图p123

“J”形曲线模式

人们发现在运动强度与上呼吸道感染率之间，存在着一种微妙关系：若以正常不运动者安静水平作为参照，可以发现适量强度的经常性身体运动可明显降低上呼吸道感染率，而大强度运动训练则会使之明显升高。三者相比，形成一条类似“J”字形的曲线

图p124

免疫功能对运动的适应

免疫功能对健身运动（适量运动）的适应

健身运动影响下免疫功能的主要变化

体液免疫功能增强

细胞免疫功能增强

单核-巨噬细胞和中性粒细胞的功能增强

健身运动增强免疫功能的主要机制

经常锻炼者抗炎性细胞因子活性增强，而促炎性细胞因子的活性降低，从而可以及时清理机体局部可能形成的炎症，使炎症难以形成与积累

免疫功能对运动训练（长期大强度运动）的适应

运动训练影响下免疫功能的主要变化

淋巴细胞数量减少，增殖能力明显降低，表明细胞免疫功能受到损伤

主要免疫球蛋白IgA、IgG以及重要补体C3和C4含量显著降低

剧烈运动后血浆儿茶酚胺和可的松浓度（应激激素，强烈的免疫抑制激素）明显升高，并由此导致免疫细胞数量减少以及活性降低等免疫机能的负性变化

中性粒细胞吞噬作用降低，以及血液粒细胞氧化活性降低

NK细胞的细胞毒性（反映机体抗感染、抗病毒的重要指标）降低，丝裂原诱发的淋巴细胞增殖作用（衡量T细胞功能）降低

持续时间较长、强度较大的运动训练会导致肌肉细胞受损，并继发性释放出炎性细胞因子，使机体的抗炎-促炎机制失衡

在离体发生的对丝裂原和内毒素的反应过程中，所生成的细胞因子减少。表明在大负荷运动之后，机体免疫系统产生细胞因子的能力降低

鼻腔和唾液sIgA浓度降低，鼻腔黏液清楚作用降温。表明上呼吸道清除外部病原体的能力受损

主要组织相容性复合物MHC-Ⅱ的表达以及巨噬细胞的抗原提呈作用降低。表明大负荷运动会降低巨噬细胞MHC-Ⅱ的表达，从而影响着向T淋巴细胞的抗原提呈过程。因此，也影响着细胞免疫和体液免疫的反应过程

运动训练抑制免疫功能的主要机制

交感神经兴奋对免疫功能的抑制作用

交感神经兴奋会抑制免疫效应，而副交感神经兴奋则增强免疫效应。由于运动时交感神经系统兴奋水平高，且持续时间长，故对免疫系统有显著的抑制作用

免疫调控信息物之间的平衡关系遭到破坏

在身体运动这种特殊刺激下，免疫增强类调节物质与免疫抑制类调节物质相互作用的力量发生变化

血糖浓度降低对免疫功能的抑制作用

通过加强糖皮质激素的分泌获得间接加强免疫抑制

淋巴细胞能源不足而造成免疫机能降低

氧自由基升高对免疫细胞的破坏作用加强

急性运动柱，体内氧自由基显著上升，上升幅度因运动强度、运动量、持续时间补体而各异。这种升高现象在运动后仍会持续相当长时间。这不仅是机体重要的致疲劳因素，而且会通过攻击免疫细胞膜等途径，形成免疫损伤，造成免疫抑制

免疫抑制因子升高对免疫功能的负性影响

免疫抑素（抑制素）由垂体前叶合成，参与对免疫机能的抑制性调控。运动应激过程中，免疫抑素升高，故对免疫机能有抑制作用

免疫功能的调理

糖类物质对免疫功能的调理作用

葡萄糖的免疫调理作用

适量的补充葡萄糖，对大负荷训练引起的运动性免疫抑制的产生具有重要的干预作用，通过减少应激激素的水平，减轻运动性免疫抑制的程度

低聚果糖的免疫调理作用

低聚果糖的补充主要是通过对肠道微生态的调理作用来保护免疫功能的

维生素对免疫功能的调理作用

维生素A的免疫调理作用

适量补充可以增强黏膜的抗感染功能，预防和辅助治疗消化道和呼吸道感染性疾病

一方面可以提高抗体对抗原的应答反应和补体活性，促进T淋巴细胞的增殖、成束和迟发性超敏反应；另一方面可增强巨噬细胞的吞噬作用和自然杀伤细胞的活性，并能抑制肿瘤细胞的生长

缺乏会影响抗体的产生并导致抗体应答反应下降，抑制淋巴细胞的增殖，使体内T细胞成熟的数目下降，使机体的黏膜免疫系统机能减弱。
增加机体对呼吸道、肠道感染性疾病的易感性

男子日需量2000IU/d，女子1800IU/d

维生素C的免疫调理作用

在运动期间主义补充具有抗氧化作用的维生素C不仅可以降低运动对机体造成的氧化应激程度，而且可以纠正和提高机体的免疫反应，增强免疫作用

成年人日需量60mg/d

维生素E的免疫调理作用

适当剂量的对机体的体液免疫、细胞免疫、生殖和发育有明显的促进作用

研究表明，补充增强免疫作用的最适剂量为200mg/d

生物素（维生素或维生素H）的免疫调理作用

生物素能提高胸腺、倡导淋巴结和脾的重量，增加胸腺、脾的DNA含量和DNA周转代谢率

当正常或超量添加生物素时，可促进免疫器官发育，提高免疫器官质量指数。反之，生物素缺乏将抑制免疫器官发育，降低免疫器官质量指数

维生素的免疫调理作用

缺乏会影响体液免疫应答和细胞免疫应答。缺乏可以改变淋巴细胞分化和成熟，降低迟发性过敏反应，直接影响抗体的产生，补充能恢复这些功能。

成年人如需两约为1.6~2.2mg/d

抗氧化物对免疫功能的调理作用

运动过程中增高的自由基水平不仅可以抑制免疫机能，而且是重要的致疲劳物质。正常情况下，机体组织中皆有自由基代谢产生，但并未对机体造成严重的损害，其原因是体内同时存在消除氧自由基的防御系统，即由一些酶和非酶物质组成的抗氧化剂。

抗氧化酶由超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化酶（GSH-PX）

非酶抗氧化剂由、、、β-胡罗卜素、谷胱甘肽等，可组织自由基的生成或加速自由基的清除速率

精氨酸的免疫调理作用

精氨酸为非必需氨基酸，但在饥饿、损伤、应激及某些疾病状态下，则为必需氨基酸，故称为条件性必需氨基酸

精氨酸具有改善T细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞的功能，且是重要的抗氧化剂。精氨酸能增加大鼠胸腺重量和胸腺细胞增殖，提高淋巴细胞的功能，并能促进去胸腺大鼠脾细胞的增殖。

补充适量精氨酸可缓解胸腺和脾的萎缩，增加淋巴细胞增殖活性，增强B细胞介导的体液免疫功能，促进脾的免疫功能和淋巴小结增生

β-胡罗卜素的免疫调理功能

是对抗自由基最有效的抗氧化剂之一，适量补充有助于免疫细胞对抗自由基的攻击

可转化为，有助于保持上皮细胞和器官内腔黏膜系统的完整性，从而维持正常的黏膜免疫功能

具有强化免疫系统、增强机体抵抗力的功效

可预防癌症，降低口腔癌、乳癌、子宫颈癌和肺癌的发病率，延缓衰老进程

谷氨酰胺的免疫调理作用

作为血液中和体内游离氨基酸池中含量最丰富的条件氨基酸

是免疫细胞和小肠黏膜上皮细胞的重要能源物质。肠道作为人体重要的黏膜免疫器官，其细胞以很高的速率利用谷氨酰胺

运动后适量补充谷氨酰胺，可以有效帮助恢复机体的免疫力

中医中药对免疫功能的调理作用

对运动免疫进行调理的基本思路是扶正祛邪，调理阴阳

中药的有效成分与其药理作用密切相关，有效成分及其特有的药理功能是防治疾病的物质基础

第六章血液与运动

第一节血液的组成与特性

血液的组成

血浆

是血液的液体成分，占全血量的50%~55%，是含有多种溶质的溶液，主要物质由水、电解质、血浆蛋白、血脂和其他一些有机物质

水和电解质

血浆中含有大量水分，约占血浆总量的93%，无机物约占血浆总重量的1%，大部分是以离子状态存在的电解质，其中正离子主要是，负离子主要是

血浆蛋白和血脂

血浆蛋白可以分为清蛋白、球蛋白和纤维蛋白原，总称为血浆蛋白，也是血浆和组织液成分的主要差别（组织液中的蛋白含量很少）

血浆中所含的脂类物质统称为血脂，包括游离脂肪酸、三酰甘油、磷脂、胆固醇及其脂类成分

由于脂类物质不溶于水，血液中的脂类物质与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白的形式运输，称为血浆脂蛋白

由于血浆胆固醇和三酰甘油水平的升高与动脉粥样硬化的发生密切相关，因此这两样成为血脂检测的重点项目

其他有机物

血液中除蛋白质意外的含氮化合物统称为非蛋白含氮化合物，包括尿素、尿酸、肌酐、氨基酸和多肽等。血浆中不含氮有机物主要是葡萄糖，还有乳酸、脂类等。血液中的葡萄糖成为血糖

由于脑细胞的主要能量来自于葡萄糖的氧化，当血糖的水平过低时就会影响脑细胞的功能，从而出现头晕、倦怠物理、心悸等症状，严重时出现昏迷，成为低血糖休克

血细胞

红细胞

成熟的红细胞无细胞和线粒体，核糖体也消失，呈双凹圆盘状，红细胞的这种形态使它具有较大的表面积与体积比，并使红细胞具有较高的可塑变形性、悬浮稳定性和适度的渗透脆性。

红细胞保持正常双凹圆盘形需消耗能量，但由于成熟的红细胞没有线粒体无法进行有氧代谢，所有糖酵解是其唯一获得能量的途径

外周血中单位容积内血红蛋白（Hb）浓度、红细胞计数或HCT低于相同年龄、性别和地区的正常标准，称为贫血。由于红细胞计数不一定能准确反映是否贫血及贫血的程度，所有Hb浓度是诊断贫血最常用的指标

骨髓是成年人红细胞生成的唯一场所。促红细胞生成素（EPO）是机体红细胞生成的主要调节物，是促进红细胞增殖与释放的关键物质

目前EPO的主要检测途径是尿检和血检

组织缺氧是促进EPO分泌的生理刺激因素，任何引起肾氧供应不足的因素，入贫血、低氧或肾血流减少等均可促进EPO的合成与分泌，

红细胞在血液中的平均寿命为120天，平均每个红细胞在血管内循环流动约2.7km。衰老的红细胞主要在脾、肝和骨髓中被破坏

白细胞

为无色有核的球形细胞，可分为粒细胞、淋巴细胞和单核细胞。白细胞具有变形运动、趋化性、吞噬和分泌等多种生理特性

粒细胞

约有60%的白细胞内含有颗粒，因而将它们称为粒细胞。粒细胞可分为中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和噬碱性粒细胞。绝大多数的粒细胞属于中性粒细胞，血管中的中性粒细胞约有一半随血液流动，称为循环池，通常临床上做的白细胞技术反映的是这部分中性粒细胞的数量；另一半则附着在小血管壁上，称为边缘池。这两部分细胞可以相互交换，保持动态平衡。

白细胞吞入并杀伤或降解病原物及组织碎片的过程，称为吞噬。具有吞噬作用的白细胞称为吞噬细胞，中性粒细胞由很强的吞噬活性，是重要的吞噬细胞。

噬碱性粒细胞的胞质中存在着较大的碱性染色颗粒，颗粒内含有肝素、组胺、细胞趋化因子和过敏慢反应物质

体内的嗜酸性粒细胞主要存在于组织中

单核细胞

胞体较大，细胞内含有较多的非特异性酶，具有较强的吞噬作用。单核细胞在血液中停留2~3天后迁移到周围组织中，发育成为成熟的巨噬细胞，被激活的单核-巨噬细胞能合成和释放多种细胞因子，这些细胞因子能调节其他细胞的生长

淋巴细胞

根据细胞生长发育的过程、细胞表面标志和功能的不同，可将淋巴细胞分为T细胞、B细胞和自然杀伤细胞三大类

血小板

也称血栓细胞，是具有生物活性的小块胞质。血小板体积小，呈双凸圆盘状，易受机械、化学刺激，此时便伸出突起，呈不规则形

血小板具有黏附、释放、聚集、收缩和吸附等多种生理特性

血液的理化特性

颜色和比重

血液呈红色，颜色的深浅觉预定红细胞内的Hb的含氮量。动脉血含氧多，呈鲜红色；静脉血含氧少，呈暗红色

正常人全血的比重约在1.050~1.060之间，红细胞的比重为1.900~1.092，血浆的比重为1.025~1.034。全血的比重主要取决于红细胞的数量和血浆蛋白的含量，血浆的比重与血浆蛋白的含量有关

黏滞度

正常人的血液的黏滞度为水的4~5倍，血浆的黏滞度为水的1.6~2.4倍。血浆黏滞度主要取决于红细胞的数量和血浆蛋白的含量。红细胞比容是决定血液黏滞度的最主要因素，红细胞比容较大，血液粘滞度就越高

运动前的准备活动可以通过提高体温有效降低血液黏滞度，降低血流阻力，提高血液的运输能力

渗透压

在血浆中，促使水分子透过膜移动的力量称为血浆渗透压。在渗透压的作用下，水分子从低渗透压侧通过半透膜向高渗透压侧渗透。渗透压的恒定对维持血液的有形成分，特别是红细胞的形态、理化性质及正常生理活动有重要意义

渗透压的高低与溶质颗粒数目成正相关，而与溶质的种类及颗粒的大小无关，血浆渗透压分为晶体渗透压和胶体渗透压。由电解质所形成的渗透压称为晶体渗透压，它80%来自钠和氯离子。由蛋白质所形成的渗透压称为胶体渗透压

在进行剧烈肌肉运动时，由于大量排汗和代谢产物（乳酸等）进入血液，渗透压暂时升高。大量饮水后，渗透压降低，但是这些变化可以通过肾排泄和皮肤发汗进行调节，从而维持相对稳定的状态

血浆pH

正常人血浆的pH为7.35~7.45，人体生命活动所能耐受的最大pH变化范围为6.9~7.8

血浆pH的相对恒定有赖于血液内缓冲物质以及肺、肾等器官的正常功能

当酸性或碱性物质进入血液时，血浆中的缓冲物质可有效地减轻酸性物质或碱性物质对血浆pH的影响，特别是在肺和肾能够保持正常的排除体内过多酸或碱的功能时，血浆pH的波动范围较小

第二节血液的功能

血液的生理功能

运输作用

维持内环境稳态

防御功能

生理止血功能

血浆的功能

运输功能

血浆的主要作用是运载血细胞，运输维持人体生命活动所需的物质和体内产生的代谢产物等

营养功能

正常人的血浆总容量为3L，其中约有200g蛋白质，它们起着营养储备的功能

维持内环境稳态的功能

免疫功能

血浆中含有的免疫球蛋白、补体系统都是血浆蛋白，在免疫功能中发挥重要作用

凝血和抗凝血作用

血浆中绝大多数的凝血因子和生理性抗凝物质以及促进纤维蛋白溶解的物质都是蛋白质。血浆中纤维蛋白原和凝血酶等因子是引起血液凝固的成分

血细胞的功能

红细胞的功能

具有运输氧和二氧化碳的功能

血液对气体的输运由物理溶解和化学结合两种方式

缓冲功能

在红细胞内有多种缓冲对，具有一定的缓冲酸碱度的能力

白细胞的功能

中性粒细胞和单核细胞的功能

中性粒细胞处于机体抵御微生物病原体，特别是化脓性细菌入侵的第一线，有很强的吞噬活性，可吞噬和笑话侵入微生物和机体本身的各种坏死细胞。当血液中的中性粒细胞数目减少到1×/L时，机体的抵抗力就会降低，容易发生感染

单核细胞发育称为巨噬细胞后，具有更强的吞噬能力，可吞噬更多、更大的细菌和颗粒。激活的单核-巨噬细胞还对肿瘤和病毒感染的细胞具有强大的杀伤能力

噬碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞

噬碱性粒细胞的胞质颗粒内含多种生物活性物质，其释放的肝素具有抗凝血作用，有利于保持血管的畅通，还可以加速脂肪分解为游离脂肪酸的过程。组胺和白细胞三烯可使毛细血管的通透性增加，局部充血，从而引起一些过敏反应。噬碱性粒细胞激活时可以吸引嗜酸性粒细胞聚集于局部以限制噬碱性粒细胞在过敏反应中的作用。此外，还参与机体抗寄生虫、抗肿瘤免疫应答

嗜酸性粒细胞由于缺乏溶菌酶，因此它虽有微弱的吞噬能力，但基本免疫杀菌作用。它能够在过敏反应的局部聚集，限制噬碱性细胞在速发性过敏反应中的作用。此外，他还参与对蠕虫的免疫反应

淋巴细胞的功能

在免疫应答中起核心作用。T细胞主要与细胞免疫有关，B细胞主要与体液免疫有关，而自然杀伤细胞则使机体天然免疫的重要执行者

血小板的功能

维持细胞内皮的完整性

血小板可融合与血管内皮细胞，对修复内皮细胞，保持内皮细胞完整性及政策通透性具有重要作用

可以释放一些生长因子促进血管内皮细胞增殖，有利于受损血管的修复。当血小板过少时，机体会产生出血倾向

促进凝血和加速止血

正常情况下，小血管受损后引起的出血在几分钟内就会自然停止，这种现象称为生理性止血。生理性止血过程主要包括血管收缩、血小板血栓形成和血液凝固三个过程

生理性止血功能降低时，可发生出血倾向，但若生理性止血功能过度激活时，则可导致血栓形成

血型与输血

ABO血型系统

根据不同个体红细胞膜上是否存在A抗原和B抗原而将血液分为四种类型，不同的血型的人血清中含有不同的抗体，但不会含有与红细胞自身的血型抗原相对抗的血型抗体

如果相抗对的血型抗原与血型抗体相遇，会发生红细胞凝集反应

在准备输血时，首先必须检查供血者与受血者双方血型，保证两者的血型相合，同时还应进行交叉配血试验，观察有无红细胞凝集反应

血量与输血

正常情况下，人体内血量保持相对恒定，与正常平均值相差一般不超过10%。若失血不超过全身血量的10%，血管内的血液充盈度不会发生显著改变，血浆和血细胞可以在短时间内通过自身的调节作用恢复到正常水平

如果失血过多，超过全身血量的20%，机体的代偿功能将不足以维持血压的正常水平，出现一系列不适症状

失血量超过30%或更多，可能危及生命

第三节运动对血液成分的影响

运动对血浆的影响

运动对血浆容量的影响

运动时，储存的血液被动员使循环血量增加

许多研究表面运动训练能够增加血浆容量

运动对血脂和血糖的影响

运动对血脂的影响

在大多数研究中，运动训练8周后，血脂水平会有所改善，这些研究结果表明运动是防止血脂异常的有效手段

运动对血糖的影响

大量研究表明，适应的体育运动，无论是对1型糖尿病，还是对2型糖尿病，都可以通过提高胰岛素的敏感性，增强葡萄糖的利用率，从而降低血糖，改善血糖控制能力

运动对血细胞的影响

运动对红细胞的影响

运动对红细胞数量的影响

红细胞数量因运动而发生变化，其变化量受运动类型、运动强度和持续时间等因素的影响。一般认为，进行短时间大强度快速运动与进行长时间耐力运动相比，红细胞增加得更明显。在同样时间的运动中，运动量越大，红细胞增加越多

运动后即刻观察到的红细胞增多，主要是由于血液重新分布和血液的浓缩造成的。运动中红细胞的暂时性增加，在运动停止后便开始恢复，1~2h后可恢复到正常水平

经过长期系统训练的运动员，尤其是经过耐力训练的运动员，在安静时，血容量高于一般人，但其红细胞数量并不比一般人高，有的甚至低于正常值

Hb与运动

Hb是红细胞中重要的含铁蛋白，占红细胞中蛋白质总量的90%以上。Hb不仅有运输氧和二氧化碳的作用，还有缓冲血液酸碱度的作用。由于Hb指标相对稳定，又能较敏感地反映身体机能状态，所以，在运动训练中经常利用这一指标评定运动员机能状态和训练水平，并预测运动能力

Hb是决定运动员最大摄氧量的重要因素，Hb浓度对有氧运动能力有显著影响。运动员Hb的理想值是160~170g/L，女性为150~160g/L，此时氧的运输能力增加

运动员在大运动量训练开始时，易出现Hb下降的现象。定期测定Hb水平有助于了解运动员的营养、机体对运动负荷的适应及身体机能水平等情况

由于运动训练引起的Hb浓度、红细胞数或HCT低于正常水平的一种暂时性现象，称为运动性贫血，由1959年日本学者Yoshimura首次提出

运动员贫血是指运动员的Hb浓度低于正常水平，是以运动员的健康水平为标准的。

运动性贫血则是指由于运动训练造成的Hb浓度低于亚理想值，但又未达到贫血。国内将理想值暂定未：男子140，女子120

运动性贫血是以对运动能力的影响为标准的，是一过性的，是由于运动训练所引起的红细胞生成和破坏失调所造成的，当运动训练的影响因素去除后，运动员的贫血状况会得到改善

引起运动性贫血发生的可能原因是：血液稀释、红细胞血管内破坏、铁代谢紊乱、女运动员月经失血等

运动对白细胞的影响

安静状态时，运动员外周血液中白细胞总数及其分类计数与非运动员无明显差异

运动后外周血中白细胞增多，主要是中性粒细胞和淋巴细胞，而淋巴细胞中又以B淋巴细胞增多为主。白细胞的恢复与运动强度和持续时间有关，运动强度越大，持续时间越长，白细胞的恢复速度越慢

高原训练和低氧训练对血液组成的影响

目的是为了利用低氧环境，激发身体对低氧应激的生理适应，刺激机体造血系统，促进红细胞生成，提高Hb和肌红蛋白的含量，从而增强血液运氧和肌肉利用氧的能力

第七章呼吸与运动

第一节肺通气

肺通气的动力学

呼吸运动

肺通气的动力是大气与肺泡之间的气压差。当气压差高于肺内压（肺泡腔内的压力），气体借助气压差入肺，形成吸气。反之，形成呼气。呼吸过程中，大气压力始终是不变的，所以变化的是肺内压。肺内压的变化是通过呼吸运动造成胸廓的扩大或缩小形成的

安静状态下的呼吸运动称为平静呼吸。由于平静呼气时呼气肌不用收缩，胸廓的缩小主要靠吸气肌的回弹力、肋骨借重力下移和肺的回弹力，因此是一个被动过程

若用力呼气时，呼气肌要加强收缩。是一个主动过程

呼吸形式

人体固有的吸气肌为肋间外肌和膈肌，呼气肌为肋间内肌和腹肌

膈肌收缩和舒张时腹内压产生变化，腹壁随之起伏，因此以膈肌运动为主的呼吸运动称为腹式呼吸；肋间外肌收缩和舒张时胸壁随之起伏，因此以肋间外肌运动为主的呼吸运动称为胸式呼吸

成年人的呼吸一般都是混合式，在运动中，可根据动作的特点灵活转变呼吸方式

胸膜腔内压

胸膜腔是指胸膜壁层和脏层之间的一个密闭腔隙，胸膜腔内压是指胸膜腔内的压力

正常情况下呼吸时，胸膜腔内的压力总是低于大气压，称为胸内负压。胸内负压是维持正常呼吸的必要条件，运动时呼吸深度加大，胸膜腔内压起伏的幅度随之加大，这对促进静脉血回流起到了良好的辅助泵作用

憋气一方面能反射性地引起肌张力的增大，另一方面由于憋气时胸膜腔内压呈正压，可能导致静脉血回流困难，心输出量减少，血压下降，致使心肌、脑细胞、视网膜供血不足，容易产生头晕、恶心、耳鸣及“眼冒金星”等感觉；当憋气结束后会反射性地出现深吸气，使胸膜腔内压骤减，潴留于静脉的血液迅速回心，血压骤升

运动中一般不提倡采用憋气动作，如训练水平不高者确要采用时，在憋气时应注意：憋气前的吸气不要太深，憋气的适应要遵循循序渐进的原则，憋气应用于决胜的关键时刻

肺通气功能的评定

了解肺通气量的简单方法是用肺量计记录进出肺的气量。呼吸时肺容积和肺容量的变化，可作为衡量肺通气功能的重要指标

肺容积

图p151

肺容量

肺容积中两项或两项以上的联合气体量，称为肺容量

从平静呼气之末做最大吸气时所能吸入的气体量，称为深呼吸量，是潮气量和补吸气量之和，是衡量最大通气潜力的一个重要指标，胸廓的形态和吸气肌的发达程度是影响深吸气量的主要因素

平静呼气末尚存留于肺内的气体量称为功能余气量，功能余气量等于余气量和补呼气量之和，其生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡气氧分压（）和二氧化碳分压（）的变化幅度

最大吸气后再做最大呼气，所能呼出的气量称为肺活量，它是潮气量、补吸气量和补呼气量三者之和。人在进行最大有氧工作的情况下，每次呼吸的气量达到肺活量的50%~55%，所以，肺活量小的人在运动时不可能有较大的肺通气量。肺活量有较大的个体差异，与身材的大小、年龄、性别、体位、肺的容积、胸廓的大小、呼吸肌力量强弱以及肺和胸廓的弹性等有关

正常成年男性约为3500ml，女性约为2500ml。可用肺活量的相对值来反映不同个体间的肺通气功能，如肺活量除以体表面积（L/m）

肺活量的大小，反映了一次呼吸时肺所能达到的最大通气量。它的测量方法简单、重复性号，是最常用的测定肺通气功能指标之一。但其应用仍有不足。

又提出了用力肺活量和用力吸气量的测量。用力肺活量（FVC）指一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量。计算其第1、2、3s呼出的气量占用力肺活量的百分比，其中第1s的用力肺活量最大，称为1s用力呼气量（)。正常时，/FVC约为83%，反映了肺的容量，又反映了肺通气的速度和呼吸道的通畅程度，是测定肺通气功能一个良好指标
正常人在3秒钟内基本可呼出全部用力肺活量气体，阻塞性疾病患者往往需要5~6s或更长的时间，有训练的运动员的/FVC较常人高

肺所能容纳的最大气体量称为肺总量。肺总量等于肺活量与余气量之和，其大小因性别、年龄、身材、训练水平和体位改变而异，成年男性越5000ml，女性约3500ml

肺通气量和肺泡通气量

肺通气量

人体每分钟吸入或呼出的气体总量称为肺通气量，其值等于潮气量与每分钟呼吸频率的乘积。在递增负荷的运动中，运动者每分通气量随运动强度的增加而增加，所能达到的最大气量称为最大通气量，此值一般在120~140L/min。最大通气量的大小受年龄、性别、运动项目和训练水平的影响，训练有素的运动员为一般人的2~2.5倍

在实验条件下，最大限度地做深而快的呼吸，每分钟所能吸入或呼出的气体量，称为最大随意通气量（MVV）。MVV代表单位时间内肺通气功能的最大潜力，可用于了解胸廓和肺组织的弹性、呼吸道的阻力、呼吸肌的力量和速度等，液可用来评价受试者的肺通气储备能力。通气储备能力也可用通气储量百分比来表示，正常通气储量百分比值应≥93%。一般成年男子的MVV为100~180L/min，女子为50~120L/min，有训练的耐力运动员高于一般人。每分最大通气量一般要低于美分最大随意通气量，其差值随着训练水平的提高会逐渐减少

×100%

肺泡通气量

指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。在呼吸过程中，每次吸入的气体中，留在呼吸性支气管前呼吸道内的气体是不能进行交换的，这一部分空腔称为解剖无效腔

从气体交换的角度来考虑，真正有效的通气量是肺泡通气量。
肺泡通气量=（潮气量-无效腔）×呼吸频率（次/min）

在运动过程中，当呼吸频率过快时，气体将主要往返于解剖无效腔，而真正进入肺泡内的气体量却较少

从气体交换的角度考虑，在一定范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸肺泡通气量大、呼吸效率高

运动时，增加呼气的深度应是调节呼吸的重点（人体的吸气肌较呼气肌发达，且在运动时机体急需氧，吸气已成为急切的本能需要。适当的呼吸深度既能节省呼吸肌工作的能量和氧的消耗，又能提高肺泡通气量和气体交换率

肺通气对运动的反应与适应

肺通气对运动的反应

运动强度较低时，每分通气量的增加主要是潮气量的增加；当运动强度增加到一定程度时则主要依靠呼吸频率的增加。呼吸深度和频率的增加，使得用于通气的氧耗也增加，人体在安静时用于通气的氧耗只占总耗氧量的1%~2%，而剧烈运动时可达8%~10%

在一定范围内，每分通气量与运动强度呈线性关系，若超过这一范围，每分通气量的增加将明显大于运动强度的增加，因此，通常认为肺通气功能不是限制最大摄氧量的主要因素

图p154

运动过程中肺通气量的变化特点是，运动开始前，通气量稍有上升；运动开始后，通气量先是突然升高，进而再缓慢升高，随后达到一个平稳水平；运动停止时，也是通气量腺骤降，继之缓慢下降，逐渐恢复到运动前水平

图p154

肺通气对训练的适应

每分通气量的适应

有训练的每分通气量与无训练者相比，安静时差别不大，但前者在完成亚极量运动时增加的幅度较小，而完成极量运动时的最大通气量则明显较无训练者高，这是通过加大呼吸频率和深度实现的。

图155

训练有素的耐力运动员在进行递增负荷运动时，肺通气量发生非线性变化的时间延迟，通气阈增大

肺通气效率的提高

长期训练会导致安静时呼吸深度增加，呼吸频率下降。运动中较深的呼吸，使肺泡通气量和气体交换率加大，而呼吸肌的能耗量和耗氧量却随之下降，到达工作肌的氧量增多，这种变化都有利于运动。

有训练者在运动时的呼吸深度和频率匹配更加合理，而缺乏运动者在运动中往往呼吸节律不规则，在长时间剧烈运动中还可能因呼吸紊乱而导致呼吸肌疲劳及耗氧量增多，从而降低运动能力

氧通气当量的下降

每分通气量和每分钟摄氧量的比值（)称为氧通气当量，此值小说明氧的摄取效率高。

正常人安静时约为20；当运动强度超过50%
时开始增高，表明肺通气能力的增加相对高于氧化代谢能i的增加；当为35时，无训练者已无法坚持运动，而优秀的耐力运动员达到40~60时仍能继续坚持运动

安静时的几乎不因训练而改变。在完成相同强度运动时，优秀耐力运动员的较非耐力运动员低

呼吸肌的训练

研究表明，通过对呼吸肌的训练，可提高运动员的肺通气功能，如肺活量、最大随意通气量等，同时呼吸肌耐力的提升，呼吸道阻力的下降，会提高通气的机械效率，减少呼吸肌的代谢需求，改善呼吸肌的疲劳，从而提高运动员的耐力水平

训练方法有

借助呼吸肌训练仪进行

长时间的耐力运动训练，如跑步、骑车、游泳等

用非呼吸的方法来训练膈肌

第二节肺换气和组织换气

气体交换的原理

气体交换的动力是各气体的分压差，所谓分压是指混合气体中各组成气体各自所具有的压力，可用总压力乘以各组成气体的容积百分比求得

在混合气体中，各气体分子移动的动力正是分压差，即每种气体总是由分压高的地方向分压低的地方移动

气体交换的过程

图157

肺循环毛细血管的血液不断从肺泡获得，放出，而体循环毛细血管的血液则不断向组织提供，运走。以确保组织代谢的正常运行

影响气体交换的因素

物理因素

气体扩散速率与扩散面积成正比，与扩散距离成反比。
气体扩散速率与分压差成正比

气体扩散速率与温度成正比，运动时体温升高有利于气体的扩散

通气/血流比值

肺换气两的多少还有赖于肺泡通气量和肺血流量的相互配合，其配合的程度通常可用通气/血流比值（）来表示。即每分钟的肺泡通气量（）和肺血流量（Q）的比值。

正常人安静时约为0.84（4.2L/5L），此时，匹配最适宜，气体交换效率最高，故此值可作为衡量肺换气功能的指标

增强心脏功能，使运动时单位时间内流经肺泡的血量增多，有利于保持在较合理水平，以维持和提高肺换气效率

第三节气体在血液中的运输

氧的运输

血液中以化学结合形式存在的氧气约占血液总氧气含量的98.5%，以物理溶解形成存在的氧气仅占1.5%左右

Hb与的结合

在血液中，绝大多数是以与血红蛋白（Hb）结合的形式运载的。Hb和的结合反应快、可逆、不需酶的催化，但受的影响

在100ml血液中，Hb所能结合的最大量，称为Hb氧容量，而Hb实际结合的量，称为Hb氧含量，Hb氧含量占Hb氧容量的百分比，称为Hb氧饱和度

氧解离曲线

血液中与Hb氧饱和度之间关系的曲线，称为氧解离曲线

图160

氧解离曲线的分析

右上段

反映Hb与结合的部分，特点是比较平坦，表明在此范围内变化对Hb氧饱和度或血液氧含量的影响不大

中段

反映Hb释放的部分，曲线特点是较陡，表明在此范围内下降，便会引起Hb氧饱和度相应降低

血液流经组织时释放出的容积占动脉血氧含量的百分数，称为氧利用系数
氧利用系数=（动脉血氧含量-静脉血氧含量）/动脉血氧含量×100%

安静时的氧利用系数为（194-144）/194×100%=26%。氧利用系数可作为评定组织换气或组织细胞利用氧能力的一个有效指标

左下段

曲线最陡的部分，表明在此范围内稍有降低，Hb氧饱和度就会显著下降

这段曲线的生理意义为：当组织细胞需氧量增加时（组织下降至较安静水平更低时），血液可释放出更多的

影响氧解离曲线的因素

主要因素有、pH、温度、2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）等。

当血液流经和温度较高、pH较低的组织时，Hb解离出更多的供组织利用，氧解离曲线右移；当血液流经肺毛细血管时，较低的和温度，较高的pH促使Hb与结合，有利于血液的载氧，曲线左移

氧储备

在正常情况下，除了维持机体代谢消耗外，还有一小部分储存在体内待用。储存在血液和肺中的有1300~2300mL，储存在肌红蛋白中的有240~500mL

肌红蛋白存在于骨骼肌、心肌和肝中，其化学结构与血红蛋白相似，肌红蛋白与的亲和力比血红蛋白高，氧解离曲线两者不同，它在较低的条件下肌红蛋白几乎拥有100%的氧饱和度，亦可在非常低的ti'a条件下释放，这个特征对于运动中的氧供非常重要，因为只有在剧烈运动时肌组织的极度下降时，氧化肌红蛋白才释放供肌肉利用。

运动后，肌红蛋白储存的必须重新补充，这部分消耗占运动后过量氧耗的一小部分。慢肌纤维的肌红蛋白含量高于快肌纤维

氧脉搏

人体心脏每次搏动输出的血量所摄取的氧量，称为氧脉搏，可用每分钟摄氧量除以每分钟心率算得。氧脉搏越高，说明心肺功能越好。氧脉搏可作为评定心肺功能的综合指标

二氧化碳的运输

血液中物理溶解的仅占总量的5%，化学结构约占95%。化学结合主要是以碳酸氢盐（约占88%）和氨基甲酸血红蛋白（约占7%）的形式存在

碳酸氢盐形式的运输

氨基甲酸血红蛋白形式的运输

图162

第四节呼吸运动的调节

呼吸中枢

在中枢神经系统中，产生和调节呼吸运动的神经细胞群，称为呼吸中枢

机体正常节律性呼吸是延髓与高位中枢共同作用的结果

大脑皮质对节律性呼吸的形成是无关紧要的，但随意性呼吸的调控信息来自大脑皮质的运动区和运抵不过前区，呼吸可以形成条件反射，使呼吸运动更富有适应性

人体正常呼吸运动的调节

反射性调节

肺牵张反射

指由肺扩张或缩小所引起的反射性呼吸变化。此反射与脑桥呼吸调整中枢共同调节着呼吸的频率和深度

呼吸肌本体感受性反射

指呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化

呼吸肌和骨骼肌的本体感受性反射在运动时可反射性地加强呼吸运动

防御性呼吸反射

指咳嗽反射、喷嚏反射等引起的呼吸运动的变化

化学性调节

对呼吸运动的调节

对呼吸具有很强的刺激作用，是维持正常呼吸最重要的生理性刺激

d对呼吸的刺激作用是通过刺激中枢和外周化学感受器来实现的，其中中枢化学感受器起主要作用

和低对呼吸运动的调节

动脉血和浓度升高、下降均可有效刺激呼吸运动，三者相互影响。实际上三者之中往往不会只有一种因素单独变化，因此必须全面分析，综合考虑

此外，大脑皮质也可对呼吸运动进行随意控制，然而呼吸中枢不随意的控制远比这种随意的控制能力强

运动时呼吸变化的调节

运动时呼吸变化的机制至今仍未完全阐明，多因素假说是当前较流行的认识

运动时呼吸的变化是多因素共同调节的结果，其中神经调节机制起主要作用，体液调节机制和其他因素则起辅助和调整作用。一般认为，肺通气的快速增长和减少期主要是神经调节的结果，而慢速增长和减少期则是体液和温度等调节的结果

第八章血液循环与运动

第一节心脏生理

心肌的生理特性

兴奋性

心肌工作细胞与骨骼肌细胞一样，也具有对刺激产生兴奋的能力，即兴奋性

由于心肌细胞动作电位复极化2期平台期的出现，使其动作电位的时程加大，不应期大大延长，有效不应期从0期去极化开始一直延长至复极化3期，在此期内，任何刺激均不能使心肌发生兴奋和收缩。由于这一特性，使心脏的收缩与骨骼肌不同，前者通常接受间隔时间很短的连续刺激时仍表现为单收缩，而后者通常表现为强直收缩

图169

自动节律性

心肌细胞在无外来刺激的情况下，能自动发生节律性兴奋的特性，称为自动节律性，简称为自律性

通常窦房结的自动节律性最高，是主导整个心脏兴奋的自律组织，故称之为心脏的正常起搏点。正常情况下，其他自律细胞并不表现其自身的节律性，只起着传导兴奋的作用，只有当正常起搏点兴奋或传导发生障碍时，才代替窦房结产生兴奋并控制心脏获得，故它们是心脏的潜在起搏点

临床上把以窦房结为起搏点所导致的心脏节律性获得，称为窦性心率。以窦房结以外部位为起搏点所导致的心脏活动，则称异位心律，可引起心率失常

传导性

心肌细胞具有传导兴奋的能力，称为传导性。传导性的高低可用兴奋的传播速度衡量

兴奋在心脏内的传播，是通过特殊传导系统进行的有序扩布。正常情况下，窦房结发出的兴奋通过心房肌传播到整个右心房和左心房，尤其是沿着心房肌组成的“优势传导通路”迅速传到房室交界区，经房室束和左、右束支传到浦肯野纤维网，引起心室肌兴奋，再直接通过心室肌将兴奋由内膜侧向外膜侧心室扩布，使整个心室兴奋

兴奋在心脏不同部位的传导速度不同。心房肌的传播速度较快，左右心房几乎同时收缩，而兴奋在房室交界处的传导速度极慢，这种现象称为房室延搁。兴奋通过房-室交界后，传导速度又重新加快，左右心室几乎在同一时间进入收缩状态，形成同步收缩

房室延搁具有重要的生理意义，使得心房的兴奋不能过快地传到心室，而是等到心房收缩结束即血液完全排入心室后，心室再开始收缩，有利于心室充分的血液充盈和射血。房室延搁保证了心房的初级泵功能，但也使得房室结称为传导阻滞的易发部位。在临床上，房室传导阻滞是导致心率失常最常见原因之一

收缩性

心肌和骨骼肌同属横纹肌，因此在刺激作用下，也具有收缩的特征，即收缩性。但其收缩性与骨骼肌相比较具有以下几个特点

同步收缩

由于心肌细胞之间有低电阻的闰盘存在，兴奋可通过缝隙连接在细胞之间迅速传播，引起心房肌和心室肌所有细胞几乎同步兴奋和收缩。心肌的同步工作也称“全或无”式收缩

与之相比，参与骨骼肌同步收缩的肌纤维数量则取决于支配它的神经纤维的多少和刺激强度的大小

不发生强直收缩

正常情况下，心脏不会发生强直收缩，而是周而复始地进行单收缩。这一特征使心脏的活动总是保持节律性的舒缩交替，有利于心脏活动过程中充盈和射血交替进行

期前收缩和代偿间歇

异常情况下，在心肌正常兴奋的有效不应期结束后、下一次窦房结兴奋到达前，窦房结之外的额外刺激可使心室提前产生一次兴奋和收缩，分别称为期前兴奋和期前收缩

期前收缩又称早搏，偶发于正常人，临床上最常见的一种心律失常。期前兴奋也有自己的有效不应期，当紧接在期前兴奋后的下一次窦房结兴奋传到心室时，常常正好落在期前兴奋的有效不应期内，因而不能再引起心室兴奋和收缩，必须等到下一次窦房结的正常兴奋传来时，才能引起心室收缩。这样，在一次期前收缩之后往往有一段较长时间的心室舒张期，称为代偿间歇

心脏的泵血功能

心动周期

心脏的一次收缩和舒张构成一个机械活动周期，称为心动周期

在一个心动周期中，心房、心室共同舒张的时间称为全心舒张期，约为0.4s

心脏的泵血过程

以左心室为例，说明一个心动周期中心室射血和充盈的过程

心室收缩期

心室的收缩期可人为的分为等容收缩期和射血期两个时相，后者又分为快速射血期和减慢射血期

心室舒张期

心室舒张期分为等容舒张期和心室充盈期，后者又分为快速舒张期、减慢充盈期和心房收缩期

在一个心动周期中，心肌的收缩与舒张是造成心房和心室之间、心室和主动脉之间产生压力梯度的根本原因，而压力梯度不仅是血液在房室之间、心室与主动脉之间流动的动力，而且决定了房室瓣和主动脉瓣的开启和关闭，这是血液在心血管之间沿单一方向流动的重要保证

心脏泵血功能的评价

心率

每搏输出量和射血分数

与搏出量相比，射血分数可更准确地反映心脏的泵血功能

每分输出量和心指数

心力储备

人体的最高心率主要取决于年龄，通过运动训练提高不大或不能提高，但经过长期的耐力训练，可用明显降低安静时的心率，使其心率储备（最高心率-安静时心率）增大

影响心输出量的因素

前负荷

异长调节

后负荷

心肌收缩能力

心率

由心率增加引起心肌收缩能力增强的现象称为阶梯现象

运动生理学将每搏输出量达到峰值时的心率水平称为心搏峰

心电图

它反映了心脏兴奋的产生、传导和恢复过程的生物电变化

每一心动周期中，所记录的心电图会相继出现P波、QRS波群和T波，偶尔还有U波。

图177

1961年由Holter提出的连续记录24小时或更长时间持续心电变化的动态心电图开始应用于临床。动态心电图在提高心率失常检出率、判断某些病症和心率失常关系以及冠心病诊断方面具有重要价值

第二节血管生理

血管的功能特点及其内分泌功能

各类血管的功能特点

按组织结构分为

动脉

毛细血管

静脉

按血管的功能分为

弹性储器血管

特点是管壁坚厚、富含弹性纤维，有明显的弹性和可扩张性

弹性储器作用可使心脏间断的射血变成为血管系统中连续的血流，并能减少血压的波动幅度

分配血管

功能是将血液运输至各器官组织

阻力血管

依据存在于毛细血管前后分为两种

小动脉和微动脉其管径小，血流阻力大，其舒缩活动可明显改变血流阻力及其所在器官、组织的血流量，称为毛细血管前阻力血管

微静脉因管径细小，对血流也产生一定的阻力，故称为毛细血管后阻力血管。其舒缩活动可影响毛细血管前阻力和毛细血管后阻力的比值，从而改变毛细血管血压和体液在血管内和组织间隙内的分配

交换血管

特点是口径小，管壁仅由单层内皮细胞组成，故通透性很高，是血管内外进行物质交换的主要场所

在真毛细血管起始部环绕着一些平滑肌称为毛细血管前括约肌，它的舒缩活动可控制毛细血管的开放和关闭，影响毛细血管开放的数量

短路血管

开放时，小动脉内的血液可不经毛细血管直接进入小静脉，没有物质交换的功能，与体温调节有关

血管的内分泌功能

血管内皮细胞能合成和释放各种舒血管与缩血管物质，二者相互制约，保持动态平衡

血管中部的平滑肌可合成、分泌肾素和血管紧张素，调节局部血管的紧张性和血流量

血管壁中含有大量的成纤维细胞、脂肪细胞和肥大细胞等，新近的研究发现它们还能分泌多种血管活性物质，调节血管的结构变化和舒缩功能

动脉血压和动脉脉搏

动脉血压

概念

动脉血管内血液对于单位面积血管壁的侧压力，称为动脉血压

在一个心动周期中，动脉血压随着心室的收缩与舒张会发生有规律的波动。心室收缩射血时，动脉血压急剧升高，在心室收缩中期达到最大，称收缩压；心室舒张时，动脉血压下降，在心舒末期降至最低，称舒张压。收缩压与舒张压的差值称脉搏压，简称脉压。

正常值

我国健康青年人在安静状态下收缩压为100~120mmHg，舒张压为60~80mmHg，脉压为30~40mmHg。

一般认为，收缩压≥140或舒张压≥90为高血压；收缩压在120~139mmHg或舒张压在80~90mmHg之间，视为高血压前期

动脉血压的形成条件

血管内由血液充盈时形成动脉血压的前提条件

心室射血和外周阻力的相互作用时形成动脉血压的两个基本条件

影响动脉血压的因素

搏出量

主要影响收缩压

心率

主要影响舒张压

外周阻力

主要影响舒张压

大动脉管壁的弹性

循环血量

动脉脉搏

由于心脏的收缩引起的动脉血管周期性搏动现象，称为动脉脉搏，简称脉搏

脉搏的强弱可反映搏出量的多少，在身体的浅表部位可以用手指触摸到动脉脉搏，每分钟脉搏的次数与心率一致。在运动实践中，常用测定桡动脉脉搏来代替心率

静脉血压和静脉回心血量

静脉血压

微静脉压只有15~20mmHg，并且已不再受心室舒缩的影响而起伏

通常将右心房和胸腔内大静脉血压称为中心静脉压，而将各器官静脉的血压称为外周静脉压

静脉回心血量及其影响因素

静脉回心血量

静脉回心血量的多少决定着心脏舒张末期的充盈量，并直接影响到心脏的每搏输出量。因此静脉回心血量在单位时间内等于心输出量。其值取决于外周静脉压与中心静脉压之差，以及静脉对血流的阻力

影响静脉回心血量的因素

体循环平均充盈压

心肌收缩力量

体位改变

重力性休克

骨骼肌的挤压作用

呼吸运动

微循环

指微动脉和微静脉之间的血液循环。它是血液和组织液之间进行物质交换的重要场所，血液的运输功能最终是通过微循环实现的

第三节心血管活动的调节

神经调节

心脏及血管的神经支配

心脏的神经支配

支配心脏的神经由心交感神经和心迷走神经

心交感神经释放去甲肾上腺素，它与心肌细胞膜上的β受体结合，引起心率加快、心肌收缩力量增强。

心迷走神经释放乙酰胆碱，它与心肌细胞膜上的M受体结合，引起心率减慢、心肌收缩力减弱，尤其是心房肌

血管的神经支配

除毛细血管外，血管内壁都有平滑肌分布。血管平滑肌受缩血管和舒血管神经纤维支配，前者引起血管平滑肌收缩，后者引起舒张。

通过调节血管平滑肌的舒缩状态，改变血流阻力，从而调节局部器官的血流量。毛细血管则主要通过局部代谢产物浓度改变毛细血管前括约肌的舒缩状态，调节局部血流量

心血管中枢

指与心血管活动有关的神经元集中的部位。心血管中枢广泛地分布于脊髓至大脑皮质的各级水平，但最基本的心血管中枢在延髓

心血管反射

颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射

当动脉血压突然升高时，可反射性地引起心率减慢，心输出量减少，血管舒张，血压下降，该反射称为颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射，又称减压反射

这一反射的发生机制

当动脉血压升高时，压力感受器受到刺激，冲动传入延髓心血管中枢，使心迷走中枢活动加强，心交感中枢和交感缩血管中枢的活动减弱，总的效应是心率减慢、心输出量减少、血管舒张、血压下降。反之当动脉血压降低时，将发生反向调节，使血压回升。这是一种典型的负反馈调节机制，具有双向调节作用

生理意义

机体可对突然出现的动脉血压变化迅速进行调节，以维持动脉血压的相对稳定。

颈动脉体和主动脉体化学感受性反射

当缺氧、和浓度增加时，化学感受器兴奋，可反射性地引起呼吸加深加快，同时间接引起心率加快、心输出量增加、外周血管阻力增大、血压升高

一般情况下，化学感受器反射主要对呼吸运动起调节作用，而对心血管活动的调节作用不明显。只有在缺氧、窒息、动脉血压过低和酸中毒等危急情况下，才会对心血管活动发挥明显的调节作用，使血压升高，循环血量重新分配，保证心、脑等重要器官优先获得血液供应

体液调节

肾上腺素和去甲肾上腺素

肾素-血管紧张素

其他体液因素

自身调节

包括心脏泵血功能的自身调节和组织器官血流量的自身调节

器官血流量的改变是通过调节该器官阻力血管的口径实现的，神经和体液因素在调节血管口径中起主要作用，但在某些器官和政治，下述两种自身调节机制液发挥重要作用

代谢性自身调节

肌源性自身调节

第四节运动对心血管系统的影响

运动时心血管功能的变化

心率、搏出量和心输出量

心率加快

有研究认为，运动强度为最大强度的40%~60%时，心搏量随运动强度增加，超出此强度范围后，搏出量不再继续增加（平台期）

心输出量的增加与运动强度之间呈线性相关

器官血流量

运动时血流重新分配的表现为：心肌和运动肌血流量明显增加，最高可接近总血流量的90%；内脏器官、脑、肾等器官血流量明显减少；皮肤血流量在运动初期减少，随着肌肉产热量的增加，皮肤血管舒张，血流量增多

血压

运动时平均动脉压升高，但是收缩压和舒张压的增长幅度并不相同

运动训练对心血管系统的影响

运动性心脏肥大与微细结构重塑

由于长期的锻炼或训练而引起的以心腔扩大和心壁增厚为主要标志的心脏肥大，称为运动性心脏肥大

运动性心脏肥大具有明显的项目特点，耐力运动员的心脏肥大主要表现为全心扩大，同时伴有左室壁厚度的轻度增加，又称离心性肥大；而力量运动员的心脏肥大则表现为以左室壁增厚为主，而左右心室腔的扩大不明显，又称向心性肥大

在运动性心脏肥大的同时，心肌细胞内的线粒体、氧化酶、毛细血管、肌浆网、心肌细胞的特殊分泌颗粒及神经支配等微细结构均会发生相适应的变化，及发生了心脏重塑

心脏重塑保证了心肌细胞的氧化代谢能力及神经、体液调节能力与其形态结构的变化相适应，在运动性心脏肥大的同时，其能量代谢及调控能力随之增强，心脏的泵血能功亦显著提高

这两种是心肌细胞对长期运动训练的一种良好适应，是功能性代偿所致，这种变化是可逆的。当运动训练停止一段时间后，心脏的形态及结构会逐渐回归到运动训练前的水平

运动性心动徐缓

由于运动锻炼或训练，导致安静时心率明显低于正常值的线性，称为运动性心动徐缓

意义在于安静时心率的降低，一方面增加了运动员的心率贮备，从而增强了运动时的心力贮备；另一方面则使心动周期延长，心脏在一次工作之后有充足的休息时间，使心脏的工作更加高效省力

心脏泵血功能改善

在安静状态下，长期运动训练的人和普通人由于机体的代谢水平相同，心输出量并无太大差异。但普通人的心率快，搏出量较小，而运动员则表现为心动徐缓，搏出量大

在定量负荷运动时，有训练者心率的增幅小，而心搏量的增幅大，心输出量的增幅亦较普通人小，表现出心泵功能的节省化现象

在完成极限负荷运动时，运动员的心泵功能表现出较高的机能储备量

第九章消化、吸收与排泄

第一节消化与吸收

消化

概述

消化道平滑肌的一般生理特性

消化道除口腔、咽、食管上段的肌肉和肛门外括约肌属于骨骼肌外，其余均为平滑肌

平滑肌与骨骼肌相比尤其自身的生理特性

兴奋性

自动节律性

紧张性

伸展性

敏感性

消化道的神经支配

消化道主要受自主神经（交感神经和副交感神经）支配

消化腺的分泌与作用

消化腺包括消化道黏膜中的许多腺体和附属于消化道的唾液腺、胰腺和肝。它们分泌的消化液量达6~8L/d，其主要成分是水、无机物和各种消化酶、黏液、抗体等

消化液的功能主要有

分解食物中的营养物质

为各种消化酶提供适应的pH环境

稀释食物，使消化道内容物的渗透压于血浆渗透压接近，有利于营养物的吸收

所含的黏液、抗体等有保护消化道黏膜的作用

消化道各部位的消化

口腔内消化

咀嚼与吞咽

唾液的分泌与作用

在口腔内有腮腺、颌下腺、舌下腺及散在的小腺体分泌的液体统称为唾液，每日的分泌量为1.0~1.5L，无色、无味、近于中性

唾液具有湿润口腔、溶解食物、冲洗和清除食物残渣、杀灭细菌与病毒以及将淀粉分解为麦芽糖的作用

胃内消化

胃液的分泌与作用

胃液pH为0.9~1.5，无色、内含盐酸（HCL）、胃蛋白酶原、黏液、钠和钾离子以及胃泌素、生长抑素和组胺等物质，日分泌量1.5~2.5L

胃酸的作用是使胃蛋白酶原变成有活性的胃蛋白酶，使蛋白质变性，杀灭细菌，维持钙、铁等离子状态以促进其吸收，胃酸入十二指肠还可促进胰液和胆汁的分泌及促胰液素、缩胆囊素的释放；胃蛋白酶的作用是使蛋白质水解生成朊、胨和少量多肽；内因子能与食物中的维生素
结合称复合物，易于被回肠主动吸收；黏液可与胃腺分泌的其他成分混合在一起润滑胃内食糜、保护胃黏膜免受食物的摩擦损伤，并防止胃黏膜细胞与胃蛋白酶、高浓度的盐酸直接接触

胃的运动形式

容受性舒张

紧张性收缩

蠕动

小肠内消化

胰液的分泌与作用

胰液由胰腺腺泡细胞和小导管的管壁上皮细胞所分泌并经胰腺导管排入十二指肠，无色、无臭、pH为7.8~8.4，日分泌量1~2L

糖类水解酶主要是胰淀粉酶......

胆汁的分泌与作用

胆汁由肝细胞分泌经过肝管流出，再经胆总管进入十二指肠或由肝管转入胆囊管而贮存，当消化需要时由胆囊排入十二指肠

胆汁的主要作用是乳化脂肪、促进脂肪和脂溶性维生素的吸收以及中和胃酸

小肠液的分泌与作用

小肠液pH为705~8.0，日分泌量1.8L。小肠内有十二指肠腺、小肠腺和上皮细胞层

小肠液的作用有

稀释消化食物，降低肠内容物的渗透压，有利于小肠内的及营养物质的吸收；碱性黏液可保护十二指肠黏膜不受胃酸侵蚀，溶菌酶可杀灭细菌；小肠上皮细胞内的肽酶、脂肪酶和多种双糖酶等有助对某些营养物质的最后消化

小肠运动

小肠运动是靠其肠壁外层较薄的纵行肌和内层较厚的环形肌的舒缩活动来实现的。空腹时，运动很弱，进食后逐渐增强，与胰液、胆汁和小肠液的化学性消化协同活动。在消化期小肠有紧张性收缩、分节运动和蠕动等运动形式

大肠的功能

无重要消化作用，其主要功能是吸收和无机盐，参与对、电解质平衡的调节；吸收由结肠内微生物产生的维生素B和维生素K；完成对食物残渣的加工，形成并暂时贮存粪便，由大肠的机械运动向肛门方向推送，最终通过排便反射将粪便排除体外

吸收

吸收概述

食物经过消化后，一些营养物质通过消化道上皮细胞进入血液和淋巴的过程，称为消化道内的吸收

小肠吸收的特点

环形皱襞、绒毛及微绒毛使得小肠具有巨大的吸收面积，比同样长度、直径的圆筒面积增加约600倍，可达200~250

小肠绒毛内由丰富的毛细血管和淋巴管，加之食物在小肠停留的时间较长，并且食物在小肠内已被消化为小分子物质，这些因素促使小肠称为人体各种营养物质主要的吸收部位

主要营养物质在小肠内的吸收

、无机盐和维生素可悲小肠直接吸收进血液；维生素C可将还原为而促进铁的吸收；糖类分解为单糖才能被小肠上皮细胞吸收；蛋白质经消化分解为氨基酸后，几乎全部倍小肠吸收；脂肪的消化产物与胆盐结合形成水溶性复合物，才能被吸收入毛细淋巴管或是直接进入门静脉。此外，还有一些未经消化的天然蛋白质或蛋白质分解的中间产物，也可被小肠黏膜吸收，但其量极小

运动对消化和吸收的影响

激烈运动可引起骨骼肌血管扩张、血流量增加、内脏血管收缩，导致胃肠道血流量较安静时下降约2/3，消化液分泌减少，胃肠道收缩活动减弱，使人体的消化能力下降

饱餐后马上进行剧烈运动会影响消化，甚至可能因食物滞留造成胃膨胀，出现腹痛、恶心、呕吐及胃下垂等运动性胃肠道综合征

长期进行强度适中的体育锻炼会对人体的胃肠道起到保护性作用。经常从事小强度运动的人不仅患胃肠疾病的可能性较一般人小，而且还可使结肠癌的患病率降低50%左右

第二节排泄

肾的基本结构、功能单位与血液循环

肾的基本结构与功能单位

肾的基本结构和功能单位是肾单位，人类两侧肾共含有170万~240万个肾单位。每个肾单位包括肾小体和肾小管两部分。肾小体主要分布在肾皮质，包括肾小球和肾小囊

肾的血液循环特点

血液供应丰富

肾有两套毛鑫血管。第一套为动脉毛细血管。出球小动脉离开肾小体后，再次分支形成环绕于肾小管周围的第二套毛细血管

尿液的生成

肾小球的滤过作用

血液流入肾小球毛细血管时，血浆中的部分、电解质和小分子有机物都可通过滤过膜进入肾小囊内，这种液体称为滤液或原尿

影响主要因素

滤过膜的通透性和滤过面积

有效滤过压

肾血浆流量

肾小管与集合管的重吸收作用

滤液（原尿）相比，容积相差很大，各种物质成分也有很大区别，表明肾小管的重吸收作用是有“选择性”的，称之为选择性重吸收作用

肾小管对葡萄糖的重吸收能力有一定限度

肾小管与集合管的分泌排泄作用

分泌的主要部位在近曲小管，其次在远曲小管和集合管，分泌的方向与重吸收方向相反。最终被肾小管重吸收后剩下的残留物质、多余的和无机盐以及肾小管分泌、排泄的物质，综合称为终尿。其成分与血浆和原尿有很大的差别

肾在保持水和酸碱平衡中的作用

肾在保持平衡中的作用

正常人体摄量与排出量保持动态的平衡。这种平衡主要是通过血浆晶体渗透压和循环血量的改变，进而反射性地影响肾的远曲小管和集合管对的重吸收而实现的

肾在保持酸碱平衡中的作用

肾调节体内酸碱平衡是通过肾小管是实现的。肾小管细胞在分泌的过程中，不仅重吸收了，而且将细胞内生成的也转运入血，通过“排氢保钠”（排酸保碱）作用，保持碱储备，维持体内的酸碱平衡

运动对肾功能的影响

尿量

运动后的尿量主要受气温、运动强度、运动持续时间、排汗和饮水量等因素的影响

运动性蛋白尿

正常人在运动后出现的一过性蛋白尿，称为运动性蛋白尿

正常人安静时尿中只有极微量的蛋白质（约2mg/dL），通过用常规检测方法不易测出，称为阴性。如果在长时间剧烈的运动后，尿中蛋白质含量升高，就有可能从尿中测出蛋白质，称为阳性。通过检测，可以评定运动负荷量和运动强度、观察机体对负荷量的适应能力以及评价运动员的训练水平。运动后出现的运动性蛋白尿经过一定时间休息可自行消失，一般不需治疗

运动性蛋白尿产生的原因归纳为以下几点

运动时乳酸增多引起血浆蛋白质体积缩小，肾小管上皮细胞肿胀，蛋白质被滤过到尿中

运动酸性物增多导致正电荷增多，促使带正电的蛋白质易透过肾小球带负电的滤过膜，进入滤液中

激烈运动，肾受到机械性损伤

剧烈运动时，由于全身血流重新分配，肾小球缺血缺氧造成上皮细胞变性，滤过膜通透性增加，致使尿中出现蛋白

运动性血尿

特点

血尿在运动后即刻出现，血尿的严重程度与运动量和运动强度大小有密切关系

除尿血外，一般没有其他症状和异常情况

血液化验、肾功能检查、腹部X射线照相及肾盂造影等项检查均属正常

出现尿血后立即停止运动，绝大多数在3天内血尿停止

男运动员多见，尤以跑跳和球类项目运动员多见

产生原因

肾损伤

肾缺血、缺氧

肾静脉高压

患有慢性隐匿性肾疾病，如泌尿系结石、结核、肾炎、创伤、肾下垂、畸形等疾病

膀胱受损

处理

减小运动负荷，继续观察，如无改善则应终止运动

试服用止血药，入维生素K、C，安络血等

伴随机能不良者可用ATP或维生素肌肉注射，每日1次，10次为一疗程

器质性质和外伤所致的血尿，应针对病因进行积极治疗

预防措施

运动时要循序渐进，避免骤然加大负荷量和训练强度，做好充分的准备活动

运动训练或比赛时应适量补水

因故停止运动训练重新恢复运动时，运动量应从小到大，逐渐增加

在坚硬的场地进行跑、跳等运动时，可穿带有弹性鞋垫、树胶鞋垫或泡沫塑料鞋垫的鞋

运动前患有慢性隐匿性肾疾病的，这些原来就有病理改变的，只是运动诱发出症状，出现这类血尿要停止运动，治疗原有疾病，治愈后在参加运动

第十章身体素质

第一节力量素质

力量素质的生理学基础

影响力量素质的生理学因素

肌源性因素

肌肉生理横断面积

肌肉生理横断面积越大，肌肉力量也相应越大。力量训练可用增大肌肉的生理横断面积（表现出肌肉围度增加），从而提高肌肉力量。因此，肌肉生理横断面积或肌肉体积的大小，是决定肌肉力量的重要生理学因素

肌纤维类型

快肌纤维收缩力比慢肌纤维大，但耐久力较差，故容易疲劳

这两类肌纤维具有较明显的训练特异性。在安排力量训练时，一定要结合项目特点选择负荷量和重复次数，以便能够有针对性地发展相关肌群的力量

肌肉收缩时的初始长度

肌力大小与该肌肉收缩前的初始长度有关。在一定范围内，肌肉收缩前的初长度越长，收缩时产生的张力就越大

主要生理机制有以下方面

被活化的横桥数目增多

肌肉收缩时产生张力的大小取决于活化的横桥数目，初长度处于最适初长度时可使肌节中活化的横桥数目达到最佳而使肌力值最大

肌肉被拉长通过牵张反射引起肌力增加

肌肉被拉长后具有弹性势能

神经源性因素

中枢神经系统的兴奋状态

人体肌肉进行最大用力收缩时，并不能使用力肌群的所有肌纤维都参与收缩，其动员程度与中枢神经系统的兴奋状态有关。中枢神经系统动员肌纤维参与收缩的能力称为中枢激活

中枢激活作用主要表现为所支配的肌肉的运动神经元放电频率及其同步的变化

肌肉在进行最大用力收缩时，缺乏训练者只能动员肌肉中60%的肌纤维参与收缩，而训练水平较高者则可动员90%以上

运动中枢对肌肉活动的协调和控制能力

不同肌肉群的活动是由运动中枢的不同部位来控制的，不同运动中枢之间协调性的改善，可以显著提高肌肉的收缩力量

关节运动角度

同一块肌肉在不同关节角度时产生的力量有所变化

其他因素

年龄和性别

肌肉力量的大小具有显著的年龄和性别特征

激素

肌肉力量的年龄、性别和个体差异在很大程度上受激素作用的影响，尤其是雄性激素，其中睾酮是肌肉生长最直接的刺激因素

运动训练

尤其是力量训练是增强肌肉力量的最有效手段

力量素质的测定

最大肌肉力量

等长肌力

指肌肉收缩时在长度不变情况下对抗阻力的静力性力量

常用的测试方法由握力计和背力计测试法，也可采用自动化和集成化程度较高的专门的肌肉力量测试系统，如等速肌力测试系统和力传感器等

等张肌力

指肌肉缩短和舒张交替进行的动力性力量

常用测试方法有卧推、蹬腿、屈臂和负重蹲起等，其负荷量值通常以RM表示，值某一重量能够完成的最高次数，RM是力量训练计划中最常用的训练参数

等速肌力

是一种关节运动速度恒定而外加负荷呈顺应性变化的动态肌力评价方法

与传统的等张肌力测试相比，等速肌力测试可有效地克服“关节角度效应“以及”运动技术效应“等影响因素，并可以获得与肌肉做功功率等多种相关数据

最大等速肌力通常是以30°/s~60°/s关节运动角速度进行的动态肌肉力量测试，由于在此条件下加载于肢体的负荷阻力较大，可更精确地反映肌肉的输出功率，因此常被用于进行最大动态肌力检测与评价的手段

肌肉耐力

评价一般包括

等长肌肉耐力

等张肌肉耐力

等速肌肉耐力

评价方法长采取耐力比和50%衰减实验。以每秒180°（或以上）关节运动角速度连续进行最大收缩25次，计其末5次（或10次）与首5次（或10次）做功量纸币，称耐力比；以每秒180°（或以上）关节运动角速度连续进行最大收缩，直至出现2~5次无法达到最初5次收缩平均峰力矩的50%时停止，以完成的运动次数作为肌肉耐力评价的参数

肌肉功率

肌肉收缩时的功率大小取决于收缩时所产生的张力和收缩速度

肌肉张力与收缩速度

在一定范围内，肌肉收缩产生的张力和收缩速度呈反比关系，即张力越大、收缩速度越慢

肌肉收缩要达到最大输出功率，肌肉收缩所对抗的负荷应为中等负荷，并以尽可能快的速度收缩。在进行爆发力训练时，尤其要注意

肌肉爆发力

通常将张力与速度的乘积所表现出来的肌肉功率，称为爆发力

肌肉爆发力常用的测试方法有：立定跳远、纵跳摸高、原地掷铅球等，肌肉爆发力通常是以高度或远度进行评价

力量素质的训练

力量训练的原则

超负荷原则

是发展力量最重要的原则，所谓超负荷就是指训练负荷不断超过已经适应的负荷量

训练负荷常用RM表示，不同的RM可发展不同类型的力量

专门化原则

在安排力量训练时，既要注意选择适合的动作，也要注意选择适当的RM

表格220

力量训练的顺序安排

大肌群训练安排在前，小肌群训练安排在后

多关节肌训练在前，单关节肌训练在后

训练某块肌群时，大强度练习在前，小强度练习在后

力量训练的间隔时间

训练频度应符合力量增长规律，即下一次力量训练应尽可能安排在前一次训练引起的肌肉力量增长效果的高峰期进行

核心力量应优先保障

核心力量指最接近身体重心区域的力量，是整体发力的核心部位，主要由腰-骨盆-髋关节深浅层的稳定肌群和动力肌群组成。核心力量担负着稳定脊柱、固定骨盆、维持躯干正确姿势以及提高身体的控制力、平衡力的作用

力量训练的方法

等长练习

等张练习

等速练习

超等长练习

指肌肉在离心收缩之后立即进行向心收缩的力量训练。如蛙跳

第二节速度素质

速度素质的生理学基础

反应速度的生理学基础

指人体对各种刺激发生反应的快慢，反应速度快慢主要取决于反应时的长短、中枢神经系统的机能状态和运动条件反射的巩固程度

反应时

反应速度的快慢主要取决于兴奋通过反射弧的时间

在反射弧的五个环节中，兴奋在传入和传出神经的传导速度比较稳定，所有影响反射时的主要因素就是感受器的敏感性、中枢神经系统的机能状态记忆效应器（肌组织）的兴奋状态

中枢神经系统的机能状态

运动条件反射的巩固程度

运动机能形成的本质就是建立运动条件反射

动作速度的生理学基础

指完成单个动作所需时间的长短，动作速度的快慢主要是由以下因素所决定

肌纤维类型

肌肉中快肌纤维百分比越高，肌肉收缩速度越快

肌肉力量

是速度的基础，肌力越大动作速度越快

神经和肌肉组织的机能状态

在运动过程中，神经和肌肉组织保持良好的机能状态和适宜的兴奋水平，可以在更短时间内动员更多的运动单位参与收缩，可以加快对传入信息的整合和处理速度，使效应肌群更快速的收缩。同时，处于良好的兴奋状态，可以有效地调节主动肌、对抗肌、协同肌和支持肌之间的协调关系，使效应肌群收缩力量更大，收缩速度更快

运动条件反射的巩固程度

位移速度的生理学基础

指周期性运动中人体在单位时间内通过的距离，或通过一定距离所需要的时间。人体的快速位移能力取决于肢体运动的频率和幅度，并与肌肉力量、协调性、肢体长度以及供能效率等因素有关

步频与步长

最大位移速度的取得实质上是适宜的步幅和适宜的步频所进行的最佳组合

供能效率

人体以最大速度进行位移运动时，收缩肌群的能量供应是非常重要的限制因素。通过速度训练提高肌肉中CP的含量、相关酶的含量与活性，提高ATP-CP系统的供能比例，就可以达到提高位移速度的目的

影响位移速度的生物学因素图P225

速度素质的测定

反应时

是检测反应速度常用的指标，通常采用反应时测定仪和落体直尺计时器等测定。反应时测定仪的测试结果不仅包括反应时，也包括动作时，是反应时加上动作时的总和

非乳酸运动能力测定

玛加利亚-卡拉门试验

是由卡拉门对玛佳利亚的方法进行修改后的测试非乳酸运动能力的方法，采用跑楼梯试验法测试人体磷酸原供能（ATP-CP）系统供能情况下机体的运动能力

该方法要求受试者从助跑线（6m）起跑快速蹬楼梯，每3阶一步，到第9阶止，记录第3~第9阶的时间。

无氧功率（）=体重（kg）×第3~第9阶的垂直距离（m）/蹬第3~第9阶所用时间（s）。无氧功率越大，表明非乳酸供能能力越好

30m跑测试

令受试者完成3×30m、4×30m、5×30m三组运动，次间间歇2min，组间间歇5min。记录每组最后一次30m跑的成绩和每组最后一次30m跑恢复期第1分子的血乳酸值，然后求出三组的平均值。如跑速快而血乳酸值低者，说明非乳酸供能系统能力强

速度素质的训练

提高大脑皮质神经过程的灵活性

发展肌肉磷酸原系统的供能能力

速度练习最重要的训练目标

发展腿部肌肉力量及关节的柔韧性

提高肌肉的放松能力

改进技术动作

第三节无氧耐力素质

无氧耐力素质的生理学基础

无氧耐力水平的高低取决于

糖无氧酵解供能能力

机体缓冲乳酸能力

血液缓冲系统对入血乳酸的缓冲作用主要依赖血液中的碳酸氢钠（碱储备）。所以，碱储备越高其缓冲乳酸的能力就越强，可通过超量补偿机制增加碱储备，增强血液缓冲乳酸能力

脑细胞耐酸能力

提高机体细胞的耐酸能力，尤其是提高脑细胞对血液酸化的耐受能力，可显著提高机体的无氧耐力

无氧耐力素质的测定

60s最大负荷测试

Wingate无氧功率试验

无氧耐力素质的训练

最大乳酸训练

1min全力跑，间歇4min，共跑5次

运动负荷强度不变，次间间歇不完全恢复，通过这种间歇训练模式，乳酸浓度的累积是建立在前次水平之上，最高值可达30mmol/L，可以有效提高机体的最大乳酸耐受能力

乳酸耐受训练

基本思路

基本模式

缺氧训练

第四节有氧耐力素质

最大摄氧量和无氧阈

需氧量、摄氧量

需氧量

人体为了维持某种生理活动所需要的氧量。人体每分钟需要的氧气量，称为每分需氧量，正常成年人安静时每分需氧量约250mL/min。

运动时每分需氧量随着运动强度增加而增加，运动强度越大，每分需氧量就越大，反之越小。运动时，总需氧量取决于运动强度和运动时间

摄氧量及最大摄氧量

摄氧量也称吸氧量或耗氧量，指机体每分钟能够摄取并利用的氧气量

安静时人体的摄氧量与需氧量相当；运动时，随着需氧量的增加摄氧量也在增加，人体进行由大量肌肉群参加的长时间剧烈运动，当氧运输系统供能和肌肉利用氧的能力达到最高水平时，每分钟所能摄取的氧量，称为最大摄氧量（
）

最大摄氧量反映了机体氧的摄入、运输和利用的能力，是评定人体有氧运动能力的重要指标之一

影响最大摄氧量的因素

主要因素是心肺功能和肌细胞摄取和利用氧的能力，前者影响最大摄氧量的中央机制，后者是影响最大摄氧量的外周机制

此外，最大摄氧量还与年龄、性别和遗传有关

长期系统地进行耐力性训练可使最大摄氧量有一定程度的提高，其幅度在5%~25%之间，增加表现出明显的阶段性变化，训练初期最大摄氧量的增加主要依赖于心输出量的增大，即中央机制；训练后期则主要依赖于肌组织摄取与利用氧的能力提高的提高，即外周机制

氧亏与运动后过量氧耗

氧亏

在进行强度较大且持续时间较长的剧烈运动时，即使氧运输系统功能已经达到最高水平，但摄氧量仍不能满足机体需氧量的要求，造成体内氧的亏欠称为氧亏

运动后过量氧耗

运动结束后，肌肉获得虽然停止，但机体的摄氧量并不能立即恢复到运动前安静的水平，机体的耗氧水平高于运动前（或安静状态）耗氧水平，称为运动后过量氧耗

运动后过量氧耗所持续的时间为15min至48h不等，表明运动后过量氧耗持续时间与运动中所亏欠氧的多少直接相关

此外，运动后过量氧耗还与运动后机体仍处于高代谢状态有关

无氧阈（AT）

指在递增负荷的运动过程中，人体由有氧代谢供能进入到有氧代谢和无氧代谢共同供能的转折点（亦称拐点）

当运动达到某强度时，血乳酸出现急剧增加的拐点极为乳酸无氧阈，简称乳酸阈（LT），常用4.0mmol/L血乳酸值表示。由于乳酸阈个体差异较大，其范围在1.7~7.5mmol/L不等，故针对个体所测得的乳酸阈又称为个体乳酸阈

通气无氧阈，简称为通气阈

无氧阈值常用最大摄氧量的百分比表示

无氧阈和最大摄氧量都是评价有氧运动能力的良好指标，在评价有氧耐力水平、训练效果等方面，AT优于

由于无氧阈时的运动强度在最大摄氧量强度之下，氧运输系统功能未达最大水平（60%~80%），即用更小的生理消耗获得了更大的成绩提高。作为训练强度，可更有效地发展有氧耐力

有氧耐力素质的生理学基础

氧运输系统功能

运动时提高和掌握有效的呼吸东顾总，增强呼吸机能可提高有氧耐力；在一定范围内，心脏的泵血功能越强，心输出量就越大，越有利于保持有效的“通气/血流比值”，因此，心脏的泵血功能与有氧耐力有着密切的关系。红细胞的数量也是影响有氧耐力的因素之一

骨骼肌特点

骨骼肌的特点包括肌组织摄取和利用氧的能力、肌纤维类型即其代谢等。有氧耐力的高低也与肌肉肌纤维的类型和氧的摄取与利用能力直接相关

神经系统的调节能力

能量供应的特点

糖和脂肪在有氧条件下能够保持长时间供能的能力也是影响有氧耐力的重要因素之一

有氧耐力素质的测定

是评价有氧耐力的最佳指标，它是心肺功能、肌肉耐力以及意志品质的综合反应。用的相对强度（%）观察定量负荷运动中国的生理反应，可评价人体维持最大有氧耐力的能力。因此，有氧耐力运动能力的测定包括的测定和次最大运动负荷测定。

测定有直接测定法和间接测定法。次最大运动负荷的测定包括无氧阈的测定、哈佛台阶实验和
等测试

有氧耐力的训练

提高有氧运动能力的训练强度要严格掌握在有氧代谢范畴内，运动的负荷量和负荷强度的安排至关重要

训练方法

持续训练法

指强度较低、持续时间较长且不间歇的训练方法，主要用于提高心肺功能和发展有氧代谢能力

长时间持续运动可对人体生理机能产生诸多良好的影响

乳酸阈训练法

个体乳酸阈强度是发展有氧耐力训练的有效强度，以此强度进行耐力训练能显著提高有氧运动能力

有氧能力提高的标志之一是个体乳酸阈的提高。由于个体乳酸阈的可训练性较大，有氧耐力提高后，其训练强度应根据新的个体乳酸阈强度来确定

由于乳酸值测定具有一定的损伤，而且也不方便，所有在具体应用乳酸阈指导训练时，常采用达到乳酸阈时对应的心率来控制运动强度

间歇训练法

指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

特点

完成的总运动量大。

对心脏功能的影响大

高原训练法

高原训练能使血红蛋白数量及总血容量增加，并使呼吸系统和循环系统的工作能力增强，从而使有氧能力得到提高

第五节平衡、灵敏、柔韧与协调素质

平衡

指身体在运动或受到外力作用时，能够自动调整并维持一种姿势的能力

按其性质将人体平衡分为以下三种

对称性平衡

静态平衡

动态平衡

平衡的生理学基础

平衡取决于人体对来自前庭器官和肌肉、肌腱、关节内的本体感受及视觉刺激的协调和综合能力

位觉器官

味觉感受器在调节身体平衡方面具有双重性，即良好的前庭器官反射可以维持运动者的身体平衡，但若前庭器官对位觉刺激过于敏感，反而会破坏身体平衡导致动作失调变形。例如，晕车、晕船和晕机等

本体感受器

视觉器官

身体机能状态

若身体疲劳或健康状况不佳时，各器官、系统的供能下降，会引起

感受器兴奋阈升高，对运动刺激不敏感，传入信息减少

信息传导、传递速度变慢

中枢神经整合与协调能力减弱

肌肉收缩无力

平衡能力的评定

具体的测定方法有

睁眼动态平衡测验

睁、闭眼静态平衡测验

金鸡独立测验

头手倒立测验

平衡仪测验

平衡能力的训练

前庭功能训练

被动训练法

主动训练法

综合训练法

本体感觉功能训练

在运动实践中只有通过反复练习，才能获得良好的本体感觉

视觉器官功能训练

灵敏

是运动者迅速改变体位、转换动作和随机应变的能力

分为一般灵敏性和专项灵敏性

灵敏性的生理学基础

主要涉及神经、感觉和骨骼肌纤维类型及功能状态

大脑皮质的机能状态

运动场上瞬息万变的情况需要大脑皮质处在良好的功能状态时，才能对对这些变化迅速做出准确的分析和判断，并及时下达指令，调控运动器官完成相应的动作

感觉器官和效应器官的功能状态

运动技能的掌握程度

年龄、性别、体重、整个机体功能状态等

灵敏性的评定

传统测试方法

立卧撑测验

象限双脚跳测验

灵敏测定仪

灵敏性的训练

发展不同项目运动员的灵敏性要结合运动专项的性质、动作结构特点，采用不同的方法和手段

运动的专门性

不同运动项目要求有不同的灵敏素质

结合力量、爆发力训练

专项反应训练

单纯反应与复杂反应

避免疲劳时进行灵敏训练

柔韧

是人体在运动过程中完成大幅度运动技能的能力

柔韧性的生理学基础

取决于运动器官的构造（包括关节的骨结构）、关节周围组织的体积和跨关节的韧带、肌腱、肌肉及皮肤的伸展性。同时，也与支配骨骼肌的神经系统的机能状态、骨骼肌的收缩能力和不同肌群间的协调和放松能力有关

关节的结构特征

关节的结构决定着关节活动的方向和幅度，是由遗传决定的。在关节结构允许的范围内，其活动幅度可有一定程度的增加

关节周围软组织的伸展性

与性别、年龄有关。肌肉本体感受器官对关节周围肌肉和结缔组织伸展性的作用

关节周围组织的体积

身体脂肪含量和关节周围组织的体积对关节活动有重要影响

中枢神经的协调功能和肌肉力量

柔软性的评定

简易测量方法

直立体前屈测验

颈部柔软测验

旋肩测验

背伸测验

髋关节柔韧测验

膝关节柔韧测验

小腿内外旋测验

踝关节柔韧测验

精确测量法

角度测量器测量法

等速测力系统测定法

柔软性的训练

可采用主动运动、助力运动、阻力运动、和被动运动（仅适用于康复训练）等

牵张练习（伸展练习）

冲击性牵张练习

静力性牵张练习

可避免牵张反射的副作用，优点是效果明显、用时短，可独立完成且不易发生肌肉损伤

本体感觉神经肌肉易化法练习（PNF）

训练的原则

以关节结构为依据：柔韧性练习时，不应超过关节解剖结构允许的范围，以免关节损伤

要与准备运动相结合：柔韧练习应与准备活动相结合，因准备活动可使体温升高，降低肌肉黏滞性。提高肌肉的伸展性

合理的发展柔韧性：根据专项技术的要求，柔韧性的发展并非越大越好，只要符合专项技能要求，并能顺利完成动作即可

加强儿童少年期柔韧性训练

协调

指人体在运动过程中身体各器官、系统在时间和空间上相互配合完成动作的能力

协调性的生理学基础

神经系统的协调作用

骨骼肌的协调作用

骨骼肌的协调性除受神经支配外，还与肌肉自身的结构、成分、肌肉内各种本体感受器等密切相关

感知觉的协调作用

协调性的评定

尚未有十分理想的方法来评定

发展协调性的训练

第六节身体素质训练的几种新方法

核心力量训练

核心力量的定义

核心区

指肩关节以下髋关节以上包括骨盆在内的人体中间区域，包含背部、腹部、骨盆部的所有肌群

核心力量

指附着在人体核心区域的肌肉在神经支配下收缩产生的一种综合力量，在运动中发挥如下作用

稳定核心部位，保持正确的身体姿态

构建运动链，为肢体运动创造支点

预防运动损伤

核心力量训练的生理学基础

核心稳定性

指核心区的联合稳定程度，对运动能力的发挥非常重要

核心稳定性有赖于核心区肌肉的调节。核心区肌肉可分为稳定肌和运动肌。根据人体的解剖位置，核心区肌肉还可以分为整体肌和局部肌

神经肌肉的协调控制

1992年Panjabi提出了“三亚系”模型理论，认为核心力量受到被动亚系、主动亚系和神经控制亚系三方面的协调控制

核心力量的训练方法

核心力量训练是以核心稳定性训练为特征，以发展完成比赛技术动作的专门性力量为目的，针对身体核心区进行的力量、稳定性、平衡等能力的训练，包括核心稳定性训练和核心专门性力量训练

振动训练

振动训练的定义

指利用仪器产生的振动作为负荷进行身体训练的方式

振动训练的生理学基础

振动对身体的影响

振动训练对最大力量和爆发力有良好的影响，过于强烈的振动或者长期存在的慢性振动会对一些组织，如周围神经系统、脉管系统和关节等组织造成不良影响

神经肌肉的募集

在肌肉主动收缩的前提下，附加振动刺激能使潜在的运动单位进一步激活，动员更多甚至全部运动单位参与活动，导致肌电信号明显增强，肌肉收缩力量明显增大

振动训练的基本方法

目前，振动训练主要用于热身运动、牵拉练习、稳定性练习、力量训练和放松按摩等方面

震动训练的效果受到振幅、频率、动作、持续时间、训练组数、运动时间与休息时间比值、负重等因素的影响

呼吸肌训练

呼吸肌训练的定义

指通过增加呼吸阻力的方式增强呼吸肌工作能力，是增强运动能力、提高运动成绩的一种训练方法

“戴口罩训练”

呼吸肌训练的生理学基础

呼吸肌与运动能力

呼吸肌疲劳不仅降低通气频率，而且使下肢交感神经活动性增强，引起下肢血流灌注减少，导致下肢运动能力减弱。同时，为维持一定运动强度下的通气量，呼吸肌做功相应增加，进一步引起呼吸困难感增强。

采用吸入黏性较小的气体（79%氦、21%氧的混合气体）或采用压力辅助通气的方法（如呼吸机），可以减轻呼吸肌通气阻力，降低呼吸肌做功能耗，较大程度改善呼吸肌的功能，提高大强度运动能力

呼吸肌的可训练性

呼吸肌训练能够有效的增强呼吸肌功能

呼吸肌训练提高运动能力的可能机制

阻止或延迟运动中呼吸肌疲劳的发生，减少辅助呼吸肌的募集，提高呼吸肌工作效率

使呼吸肌做功降低，减轻呼吸肌（主要是膈肌）与下肢运动肌肉之间的血流竞争，导致下肢血流量增加，延迟下肢疲劳的发生

使膈肌更有效地利用运动中产生的乳酸作为能源物质

改变通气效率，降低通气量，减弱呼吸困难感觉

呼吸节奏与动作节奏更易匹配

呼吸肌群的训练方法

至今没有统一模式，需要在实践中不断摸索

低氧训练

低氧训练的定义

利用人工低氧环节进行训练，提高运动员有氧能力的方法称为低氧训练

从训练形式上可以将低氧训练分为高住高训（HiHi）、高住低训（HiLo）、高住高练低训（HiHiLo）、低住高练（LoHi）、间歇性低氧训练（IHT）等多种方式。不同低氧训练方式产生的训练效果不同。目前，较为推崇的是HiLo及在此基础上发展起来的HiHiLo

国际上高原训练的最新模式是高原训练+低氧训练，即在年训练周期中根据不同训练及比赛目的合理地安排高原训练和低氧训练，将两者结合起来最大程度地发挥其优势，为提高运动员体能服务

低氧训练提高运动能力的机制

提高血液氧运输能力

提高红细胞释放氧能力

2，3-DPG对Hb-亲和力的影响通过两种途径实现

直接与脱氧Hb结合，降低Hb对的亲和力

通过改变细胞内pH而发挥效应

提高心肺功能

提高骨骼肌代谢能力

低氧训练的基本方法

模拟海拔高度及持续时间

低氧训练的监控

脉搏血氧饱和度仪

第十一章运动与身体机能变化

第一节赛前状态与准备活动

赛前状态

赛前状态的生理变化及其机制

赛前状态的生理变化

主要有神经系统兴奋性提高，内脏器官活动增强，物质代谢加强，体温升高

赛前状态的反应大小与比赛规模、运动员机能状态和心理状态有关。此外，训练水平与比赛经验也会影响到赛前状态的反应

赛前状态产生的机制

可以用条件反射学说加以解释，其过程是：与比赛和训练有关的场景信息不断地刺激运动员，并与肌肉活动时的生理变化相结合，久而久之，这些信息就变成了条件刺激，只要相关信息出现，赛前的生理变化就以条件反射的形式表现出来。日常训练或比赛过程中的场地、器材、装备、观众、对手和声像视频等，都会称为产生赛前状态的条件刺激

赛前状态的调整

调整准备运动的内容、强度和节奏，不断变换训练环境、增加比赛经验、进行必要的身心调整方法，以及提高运动员的心理素质等

准备活动

指在正式训练和比赛前进行的有组织、有目的的专门性身体练习

准备活动的生理作用

调整中枢神经系统的兴奋水平

增强氧运输系统的机能

升高体温

降低肌肉的黏滞性

增强皮肤血流

痕迹效应

影响准备活动生理效应的因素

准备活动的内容、形式、时间、强度以及与正式训练或比赛的时间间隔是影响准备活动生理效应的重要因素

第二节进入工作状态与稳定状态

进入工作状态

在运动初始阶段，人体各器官系统的机能不可能立刻达到最高水平，而是有一个逐步提高的过程，这一机能变化阶段称为进入工作状态

进入工作状态产生的原因

主要原因是由于人体内脏器官具有较大的生理惰性

内脏器官产生生理惰性的主要原因是由于支配内脏器官的自主神经突触联系较多，传导速度慢

影响进入工作状态的主要因素

进入工作状态所需时间的长短取决于工作强度、工作性质、个人特点、训练水平和当时的机能状态

“极点”与“第二次呼吸”

“极点”及其产生原因

在进行强度较大、持续时间较长的剧烈运动中，由于运动初始阶段内脏器官的活动不能满足运动器官的需要，练习者常常产生一些特殊的生理反应，如呼吸困难、胸闷、头晕、心率剧增、肌肉酸软无力和动作迟缓不协调等，甚至产生停止运动的念头等，这种机能状态称为“极点”

产生原因主要是由于内脏器官的生理惰性，摄氧量不能满足肌肉活动的氧需求所致。同时，供氧不足会动用糖酵解系统功能产生乳酸，乳酸积累促使血液pH向酸性偏移。这些变化不仅可影响神经肌肉的兴奋性和肌肉收缩，还可反射性地引起呼吸、循环系统活动紊乱。这些机能失调的强烈刺激传入大脑皮质，会使运动动力定型暂时遭到破坏，从而产生“极点”现象

“第二次呼吸”及其产生的原因

当“极点”出现后，如果依靠意志力或调整运动节奏继续坚持运动，一些不良的生理反应便会逐渐减轻或消失，此时运动变得均匀自如，动作变得轻松有力，运动员能以较好的机能状态继续运动下去，这种状态称为“第二次呼吸”

产生原因是由于运动中内脏器官惰性逐步得到克服，氧气供应增加，乳酸得到逐步清除。此时，由于“极点”出现后运动强度下降，使每分需氧量减少，这一机体的内环境得到改善，动力定型得到恢复。“第二次呼吸”的出现标志着进入工作状态阶段的结束，机能水平进入一个相对稳定的状态

影响“极点”与“第二次呼吸”的因素

不同的运动项目、运动强度、训练水平、赛前状态及准备活动等因素均可影响到“极点”和“第二次呼吸”

稳定状态

进入工作状态阶段结束后，人体的机能活动可在一段时间内保持在较高的机能状态，这一阶段称为稳定状态。稳定状态又可分为真稳定状态和假稳定状态

真稳定状态

在进行中小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，即摄氧量和需氧量可保持动态平衡，这种状态称为真稳定状态

在真稳定状态下运动时，能量供应以有氧代谢供能为主，很少产生乳酸和氧亏，运动持续的时间较长。机体氧运输系统的机能越强，稳定状态保持的时间越长，反之亦然

假稳定状态

在进行强度较大，持续时间较长的运动时，进入工作状态结束后，机体的摄氧量已达到并稳定在最大摄氧量水平上，但仍不能满足机体对氧的需求，运动过程中氧亏不断增多，这种状态称为假稳定状态

在假稳定状态下运动时，与运动有关的生理指标如心率、心输出量和肺通气机能等基本达到并维持在极限水平，但由于体内供氧不足，无氧代谢供能占优势，乳酸水平升高，血液pH下降，氧亏逐渐积累，故这种运动不可能持续很长时间

第三节运动性疲劳

运动性疲劳的特点

在运动实践中，依据运动方式、发生部位以及产生机制的不同，可将运动性疲劳划分为不同的类型，如中枢疲劳、外周疲劳、局部疲劳和整体疲劳等

不同代谢类型的运动项目，其疲劳的特点也不尽相同。例如，进行短时间最大强度运动，疲劳时明显的特点是肌细胞内代谢变化导致ATP转换速率下降。长时间中等强度运动时，疲劳常与能源储备利用过程受抑制有关。进行非周期性联系和混合性练习时，其技术动作的不断变化是加深疲劳的因素。自动化程度高、节奏性强的动作则不易产生疲劳，而注入自由体操、蹦床等要求精力高度集中以及运动中动作多变的练习，较易产生疲劳。在进行静力性练习时，中枢神经系统相应部位持续兴奋，肌肉中血液供应减少以及憋气引起的心血管系统功能下降是产生疲劳的主要原因

运动性疲劳产生的生理机制

至今没有一种假说可以对不同的疲劳给予被大家普遍接受的解释，只能依据疲劳发生的部位从外周和中枢两个方面加以阐述

外周机制

衰竭假说

认为运动性疲劳产生的原因是由于体内能源物质大量消耗所致

堵塞假说

认为产生运动性疲劳的主要原因是某些代谢产物在肌组织中大量堆积所致。

突变假说

特点在于：单纯的能量消耗或肌肉的兴奋性下降，在运动性疲劳发生中不具有下降的突变峰，只有在ATP耗尽时，才引起肌肉僵直、兴奋性突然奔溃，并伴随力量或输出功率突然衰减。突变理论把疲劳视作多因素影响的综合表现

内环境稳定性失调假说

运动疲劳是由于血液pH下降，机体严重脱水导致血浆渗透压即电解质浓度的改变等因素引起的

自由基假说

中枢机制

保护性抑制假说

保护性抑制

运动环路失调假说

运动性疲劳的检测指标

神经系统的检测

反应时

通过测定训练前后的反应时进行对比，可以反映疲劳的程度，反应时延长越多，说明疲劳程度就越严重

皮肤空间阈值

人体能辨别皮肤两点间最小距离的能力称为皮肤空间阈值

运动疲劳时，皮肤空间阈值就会加大。与安静值或未疲劳时数值比较，此值大于1.5而小于2.0为轻度疲劳，大于2.0为重度疲劳

闪光融合频率

当闪光的频率达到一定程度时，人眼就不再感觉是闪光，而是一个完全稳定和连续的光点，这种现象称为闪光的融合。闪烁刚刚能够达到融合时的光刺激频率，称为闪光融合频率，可依据闪光融合频率下降的幅度来判断运动性疲劳的程度

表272

生物电的检测

心电图

运动疲劳时S-T段向下偏移，T波可能倒置

肌电图

电机械延迟（EMD）是指从肌肉兴奋产生动作电位开始到肌肉开始收缩的这段时间发生延迟的现象，该指标延长表明神经肌肉功能下降。

运动疲劳时肌电振幅增大、频率降低、EMD延长。此外，积分肌电图（IEMC）和均方根振幅（RMS）均是反应肌电信号振幅大小的指标，可作为判断疲劳的生理指标

脑电图

疲劳时由于神经元抑制过程的发展，可表现为慢波成分增加

主观用力感觉（RPE）的检测

瑞典生理学家冈奈尔·鲍格依据运动时的自我感觉将疲劳划分为15个等级，依据运动时的主观用力感觉作为判断疲劳的重要标志

具体测试方法

令受试者在功率自行车或跑台上做递增负荷运动，酶增加一级负荷，在主观用力感觉等级表上指出自己主观感觉达到的等级。如果机体出现运动疲劳程度较严重，主观用力感觉等级将相应增加

运动系统的检测

可以依据肌肉硬度来判断疲劳的程度，可通过肌肉硬度计测定，也可结合运动后自我感觉判断

此外，也可通过测定呼吸肌耐力、运动前后肌肉的力量和下肢肌肉围度来判断运动疲劳

第四节恢复过程

恢复过程的一般规律

恢复过程的阶段特点

在运动过程中，人体能源物质的恢复依据其恢复的时间和量可分为运动中恢复、运动后的恢复和超量恢复

第一阶段，运动时机体表现为能源消耗大于合成，体内能源物质逐渐减少，各器官系统的机能逐渐下降

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机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的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“超量恢复”，保持一段时间后又回到原来水平

超量恢复

在运动结束后，不同能源物质出现超量恢复的时间是不同的

磷酸原

肌糖原

氧合肌红蛋白

乳酸

乳酸穿梭

其穿梭过程通过两种形式实现

一是在工作肌内穿梭，即在运动过程中乳酸主要在型肌纤维中生成，生成后不断“穿梭”进入型肌纤维或Ⅰ型肌纤维中氧化利用

经过血管的穿梭，即在运动时工作肌内生成的乳酸穿出肌细胞膜通过弥散作用进入毛细血管，再通过血液循环将乳酸运输到体内其他器官（主要到达心脏、肝和肾等）进一步代谢

促进恢复过程的措施

整理活动

指在正式练习后所做的一些加速机体功能恢复的较轻松的身体练习

通过整理活动，可减少肌肉的延迟性酸疼，有助于消除疲劳，使肌肉血流量增加，加速乳酸利用，并预防激烈活动骤停可能引起的机体功能失调

营养手段

蛋白质、脂肪、糖类三大营养物质摄取总量应以满足机体代谢需要为依据

物理手段

在大强度和大运动量训练之后，常采用按摩、理疗、吸氧和针灸等医学物理手段加速机体恢复

第五节脱训与尖峰状态训练

脱训

脱训对身体机能的影响

对心肺功能的影响

脱训会使已提高的心肺功能下降

对几种主要身体素质的影响

脱训后，肌肉力量和功率会下降，但这种变化在最初的几个月表现并不明显；脱训两周后，肌肉耐力开始下降，但是其生理机制尚不清楚；由脱训所造成的速度和灵敏的损失相对较少，而运动员的柔韧性下降会很快，为了避免损伤，运动员应全年进行柔韧训练

脱训应注意的几个生理学问题

训练有素者比未经训练者在脱训后有更多的损失，即从训练中得到的越多，脱训后失去的越多；脱训后，心肺耐力的下降远大于肌肉耐力、力量和功率的下降；为保持心肺耐力，每周至少应训练三次，每次的训练强度至少应达到原来训练强度的70%；脱训还会导致肌肉萎缩，伴随着肌肉力量和功率的下降。然而，在脱训期，只需很少的运动就可以保持肌肉的力量和功率

尖峰状态训练

运动员在参加大赛前的最后几天，采用降低训练负荷的一种训练方式，称为尖峰状态训练

训练负荷的降低包括训练量、训练强度、训练频率以及持续时间改变等。尖峰状态训练时间可控制在4~28天，甚至更长，主要是依据运动项目、运动环境及运动员的需求而定。通过剑锋状态训练，肌肉力量可以得到提升、能源储备得到恢复、保持稳定，运动成绩得以提高

不一定适合所有的运动项目

第十二章运动技能的形成

第一节运动技能的生理学基础

运动技能的分类

依据运动技能形成过程中周围环境的稳定性及可预见程度的不同，将运动技能分为闭锁式运动技能和开放式运动技能

闭锁式运动技能

指在相对稳定并可预期的环境下完成的技能。完成这些动作时，机体能够预先评估环境，一般很少因环境变化做出突然的调整，反馈信息主要来自于本体感受器

开放式运动技能

指在环境变化和不可预见的环境中完成的动作。完成这类动作时，必须依据外界环境变化而不断地调整动作。开放式运动技能的特点是技能较为复杂，练习者难以预先决定动作技术，而是依据环境的变化不断改变自己的动作。反馈信息来自多种分析器尤其是视觉感受器

需要注意的是，在运动实践中并不能将两类运动技能截然分开，绝大多数运动技能介于两者之间，只是环境变化的程度不同

运动技能形成的生理学机制

运动条件反射

条件反射及其形成

条件反射形成的基本条件

条件反射是个体在后天学习和生活过程中，在一定条件下形成的一类反射

条件反射的泛化与分化

在条件反射形成的初期，除条件刺激本身外，与该条件刺激相近似的刺激也可引起条件反射，这种现象称为条件反射的泛化

如果以后只在条件刺激信号出现时给予十五强化，而在近似刺激信号出现时不给予食物强化，最终则不再对近似刺激信号引起反应，这种现象称为条件反射的分化

巴甫洛夫认为，条件反射分化的形成是由于打包皮质抑制过程的建立。那些近似刺激的皮质代表区由于得不到非条件刺激的强化而进入抑制过程，这种抑制也称为分化抑制

条件反射的生理学意义

人和高等动物对内外环境的适应都是通过反射来实现的。非条件反射是先天的本能行为，且数量及适应性是有限的。建立条件反射的可能性几乎是无限的，并具有较大的易变性，可以新建、消退和改造等。条件反射的建立，可以更好地适应环境的变化，增强机体对环境变化的“预见性”和“适应性”

巴甫洛夫提出了两个信号系统的学说。他认为，从本质上可将所有信号分成两大类，一类是现实存在的具体刺激信号（如食物、铃声、灯光等），称为第一信号；另一类则是抽象化的信号（如语言、文字等），称为第二信号。对第一信号发生反应的大脑皮质功能系统称为第一信号系统，而对第二信号发生反应的大脑皮质功能系统称为第二信号系统。动物只有第一信号系统，而人类具有两个信号系统，对语言和文字也可以建立条件反射。人类可以借助语词来表达思维活动，这种抽象的语言信号不是以物理性的声音和文字形象起作用，而是以抽象概括的内容起作用。所有第二信号系统的发生与发展是人类进化和社会发展的产物

运动条件反射的形成及其机制

形成的过程就是建立运动条件反射的过程，但它较一般简单的条件反射的建立要复杂的多

机制是相关中枢之间建立起暂时性的神经联系

运动技能形成的生理学本质

由于多数运动技能都是由一连串复杂动作组合而成的，所以它不同于一般简单的条件反射，具有以下三方面的特征

多个中枢参与，反射活动复杂

在形成运动条件反射过程中，各有关中枢的兴奋和抑制在大脑皮质中按照严格的时间间隔和顺序出现，形成固定化的暂时神经联系，这种固定化的格式称为运动动力定型

反射活动是链锁的

本体感受性冲动起重要作用

综上，运动技能形成的生理学本质，实质上就是在大脑皮质的主导下，建立起复杂的、链锁的、本体感受性的运动条件反射

第二节运动技能形成的过程

泛化阶段

产生原因及动作表现

在学习任何动作的初期，通过教师的讲解、示范和自己的实践，只能对该技能获得一种感性认识，对其内在规律并不完全理解和掌握，往往会出现泛化现象

具体表现为动作僵硬、不协调，多余动作及错误动作多，动作不连贯及节奏紊乱等。同时由于两个信号系统之间的暂时练习尚未接通，所以练习动作后一般难以用语言描述动作，并且动作易受干扰

教学要点

多采用直观教学

采用分解教学等方法，适当降低动作难度

此外，教学内容的安排因符合学说特点和接受能力，遵循循序渐进、由易到难和由简到繁的原则

分化阶段

产生原因及动作表现

随着学习者对所学动作的反复实践，运动技能会逐步改进和完善。此市大脑皮质有关中枢的兴奋和抑制过程日趋分化和完善，抑制过程得到加强，特别是分化抑制的建立，使大脑皮质有关中枢的兴奋和抑制过程逐渐集中，条件反射也由泛化进入了分化

此时不该收缩的肌肉会得到放松，多余动作会逐渐消除，错误动作会得到纠正，能够比较顺利、连贯地完成技术动作，并初步形成动力定型。但这种动力定型还不够稳定，遇到新异刺激（如有外人参观）或较强刺激（如进行比赛）时，错误动作可能还会重新出现

教学要点

加深对动作内在规律的认识，建立完整动作的概念

强化正确动作，及时纠正错误动作

加大动作难度，建立更精细的分化抑制

巩固与自动化阶段

产生原因及动作表现

在分化阶段后，学习者通过进一步反复练习，运动技能日趋巩固和完善，大脑皮质相关中枢的兴奋与抑制在时间上和空间上都更加精确和集中。

此时，不仅动作完成得更加准确、协调与优美，而且动作的某些环节还可出现自动化现象，即不必大脑皮质有意识地进行控制就能顺利完成动作

当外界环节变化时，这种无意识获得可立刻转变为有意识活动

教学要点

对学生提出进一步要求，不断提高动作质量

经常检查动作质量，防止动作变形

坚持练习，巩固持久

第三节影响运动技能形成的因素

运动技能的迁移

对不同类型的技能进行梳理和分析

在教学过程中，教师应对两种运动进行认真分析，总结动作的异同点，并运用于教学过程

合理安排教学顺序

在体育教学中，应先传授基础的和较容易掌握的技能，再逐步提升技能学习的难度，有助于增强学生学习的信心，加速运动技能的掌握

掌握运动技能的数量及熟练程度对迁移效果的影响

一般来说，已掌握的运动技能数量越多、且技能越巩固越熟练，获得的良性迁移量就越大，对新技能的学习越能起到积极的促进作用

感觉反馈的影响

感觉技能在运动技能形成中的作用

运动技能的形成是在多种感觉机能参与下大脑皮质相关中枢建立暂时性神经联系的过程

视觉在运动技能学习中起着主导作用，它是人体接受外界信息的主要器官，并能影响肌肉的协调活动和平衡能力。

充分发挥听觉与本体感觉间的相互作用，有助于建立正确动作的发力时间和节奏感

充分利用位觉机能并与本体感觉建立联系，可促进运动技能形成

充分发挥皮肤感觉与本体感觉间的相互作用，有助于建立正确的运动技能

反馈在运动技能发展中的作用

反馈及其分类

反馈是指在反应过程中产生的输出信息又返回到输入信息中区，通过伺服机构（控制部位）的调整，使再次输出的信息更为精确

依据反馈的效果将反馈分为正反馈和负反馈

依据信息来源的不同，可将反馈分为固有反馈和非固有反馈

反馈的主要作用可概括为三个方面：提供信息、强化学习、激发动机

反馈在体育教学中的应用

充分利用反馈教学法提高学习效果

合理选择不同的反馈信息

在运动技能形成初期，教师利用视觉反馈信息，加强示范动作和模仿练习，强化视觉与本体感受之间的联系，帮助初学者建立正确动作的概念。

当进入分化阶段，多利用语言反馈等外来反馈信息，强化动作与思维的沟通。学生动作完成过程中，应及时用”好“、”对“等外来反馈对正确动作进行强化

充分利用想象和回忆练习等反馈强化动作的掌握

注意力的影响

体育教学中可采取以下集中注意力的教学法

依据注意能力的局限性，合理安排体育教学

培养学生控制注意的能力

调整大脑皮质的兴奋状态

第十三章年龄、性别与运动

第一节儿童少年与运动

儿童少年的生长发育

年龄阶段的划分

根据各阶段的发育特点，一般可按年龄划分为几个时期。婴儿期：出生后~1岁；幼儿前期：1~3岁；幼儿期（学前期）：4~6岁；儿童期：7~12岁；少年期：13~17岁；青年期：18~25岁

儿童少年的生长发育特点

生长发育是由量变到质变的过程

生长发育表现出阶段性和连续性

生长发育速度呈波浪式发展

各器官系统生长发育的不平衡性和统一性

儿童少年的生理特点

运动系统

骨骼与关节

肌肉

根据儿童少年运动系统的发育特点，在体育教学和运动训练时应注意以下几个问题

注意养成正确的身体姿势

注意全面的身体锻炼

注意运动场地的选择

慎用负重练习

注意矿物质补充

注意将柔韧练习与负重练习结合

注意肌肉的平衡发展

氧运输系统

血液

儿童少年的血液总量比承认少，但按体重百分比来看，则比成人多

血液中的有形成分与承认也有差异

呼吸系统

深度不及承认，肺活量较小

心血管系统

青春性高血压

根据少儿氧运输系统的发育特点，体育教学和运动训练时应注意以下几方面的问题

注意项目和负荷方式的选择

注意区别对待

逐渐增加耐力训练

注意掌握呼吸方法

神经系统

兴奋和抑制的发展不均衡

两个信号系统的特点

青春发育期神经系统的稳定性

依据神经系统发育特点，体育教学与运动训练时应注意以下问题

注意增加趣味性

注意加强直观教学

注意男女生的差异

注意降低动作难度

儿童少年的身体素质发展

儿童少年身体素质发展规律

身体素质的自然增长

身体素质发展的阶段性

身体素质发展的敏感期

身体素质发展的顺序性

主要身体素质发展的年龄特点

力量素质的年龄变化

速度素质的年龄变化

耐力素质的年龄变化

灵敏素质的年龄变化

柔韧素质的年龄变化

协调能力的年龄变化

第二节女性与运动

女性的生理特点

生理阶段的划分

根据性腺卵巢功能的变化，女性一生可划分为5个生理阶段，即幼年期、青春期、性成熟期、更年期和老年期

运动生理特征

有氧能力

由于女性的呼吸功能和心血管功能低于男性，并由此导致较低，故总体来说，有氧能力略低于男性

无氧能力

肌肉力量

柔韧性

女性运动的特殊问题

月经周期与运动

月经周期的形成机制

运动项目特点、运动水平及训练起始年龄对月经初潮由一定影响

根据子宫内膜在一个周期中的变化特点，可以将月经期分为月经后期（也称卵泡期、增生期）、月经前期（也称黄体期、分泌期）以及月经期三个时相

月经周期与运动能力

女性运动能力在黄体期达到最大，其次为卵泡期，排卵期，而在月经期的前几天和月经期中运动能力最差

月经来潮对不同运动项目的影响不尽相同。对短跑运动员的运动能力影响较小，但对耐力运动员影响较大

运动对月经周期的影响

女子运动员月经失调比例较高，并以痛经最为显著

运动性闭经是运动性月经失调中最严重的一种。产生主要原因是雌激素分泌减少

月经期是月经周期一个特殊阶段。对于身体健康、月经正常的女子，月经期参加健身锻炼是有益的

月经期的健身锻炼应避免快速奔跑、跳跃、较大负重力量的练习以及腹压增大的练习。强度不宜大，时间不宜长。对于经期有明显腰酸背痛，有痛经、月经紊乱等现象，应暂时停止体育锻炼

孕期与运动

孕妇在怀孕中期和末期，可根据自身体能状态每天进行不少于30min的低强度身体运动（最好是1~2h的户外运动），如散步、做体操等。适量运动对胎儿正常发育有良好作用，可以提高自然生产率

在孕后的前3个月，应避免长时间的剧烈运动，避免等长练习和屏气练习，注意补充营养和水分，并避免在酷热和潮湿环境中运动

更年期与运动

更年期生理特点

有些妇女的更年期可以平稳过渡，身体反应不大，但又相当一部分人会出现一系列的生理和心理方面的变化。75%的更年期女性会出现潮热现象，体重会增加，身体成分会改变；关节疼痛、僵硬、疲劳、注意力不集中、睡眠不佳、易怒、抑郁等症状在更年期女性中非常普遍；由于体内雌激素水平随卵巢功能衰退而迅速下降，因而骨质的丢失速度加快

骨质丢失与运动

更年期女性由于体内雌激素减少，导致骨质代谢紊乱，骨质合成减少且溶骨增加，极易引起骨质疏松。研究发现，适当运动可以促进性激素分泌，促进钙的吸收，增加骨质血流量，促进骨的形成。但并非所有类型的运动都对健骨有作用，步行对提高骨骼的强度收效不大，力量练习（负重或抗阻）对改善和维持骨量有明显的作用

第三节老年人与体育锻炼

老年人的生理特点

运动系统

骨骼

骨的大小和外形变化不明显，但骨的有机物明显减少，使骨的弹性和韧性减弱，其内部结构也发生了明显的变化，骨密度降低，导致骨质疏松。随着骨总量的减少，骨骼力学性能明显减弱，不能承受正常的生理负荷，骨骼容易发生骨折和变形

关节

关节软骨的含水量、亲水性的黏多糖、硫酸软骨素A减少，胶原含量增加，导致关节软骨钙化及纤维化而失去弹性，使关节软骨对外界机械应力减弱

肌肉

肌肉工作能力降低是衰老的重要标志之一。人体的肌力从30岁开始减弱且从事非体力劳动者比体力劳动者明显

骨骼肌发生退行性变化的主要特征是肌纤维的体积和数量减少，尤其是下肢肌衰退明显

神经系统

进入老年后感受器退化，中枢处理信息的能力降低，平衡能力和神经系统的工作能力下降。表现为视力下降、睡眠不稳定、记忆力衰退、反应时延长，身体容易产生疲劳、疲劳后的消除速度明显减慢

氧运输系统

血液

随着年龄的增长，老年人的血液出现了浓、黏、聚和凝的状态，临床上称之为高黏滞血症（HVS）。HVS可使微循环的血管状态和血液流变异常，并直接影响到组织器官的功能，许多心脑血管疾病均与HVS有一定关系

血液的粘稠度主要取决于红细胞的压积、血浆黏度与红细胞的变形能力

循环系统

心脏的生理性老化主要表现在心肌萎缩，发生纤维样变化，引起心肌硬化及心内膜硬化，导致心脏泵效率下降，每分钟有效循环血量减少。此外，冠状动脉的老化，也使心肌本身血流量减少，摄氧量下降，甚至出现心肌供血不足的临床表现。心电图显示出老年性改变的特点：心率减慢，P-R、QRS及Q-T间期延长，QRS综合波高度降低，电轴左倾也增多，传导阻滞及左心室肥厚增多

50岁以后，血管壁生理性硬化渐趋明显，管壁弹性减退，常伴有血管壁脂质沉积，并进一步加剧了血管硬化，脆性增加

呼吸系统

随衰老进程的发展，老年人呼吸系统也发生重要变化，肺泡体积逐渐增大，肺的弹性结构蜕变和呼吸肌虚弱，造成肺的通气和扩散能力下降，肺弹性下降和呼吸无力，使运动时易发生呼吸困难，呼吸做工增加。肺血管口径也变窄，肺动脉压增加，加重了右心的负担

身体成分

体内脂肪含量增多

身高随年龄增长而降低，坐高下降，肩宽及胸围变小

免疫系统

免疫系统功能减退，对外界致病微生物的抵抗能力降低，易发生呼吸道、消化道以及泌尿道的感染，易患各种慢性疾病。此外，基因的癌变及自身免疫系统紊乱等危险情况的发生率也越来越高

运动对老年人生理功能的影响

运动系统

适宜的健身活动可延缓骨骼系统的衰老

氧运输系统

经常进行有氧运动可以增加呼吸肌的力量和耐力，推迟呼吸肌的老化过程，提高肺通气量，可使安静时呼吸减少到8~12此/min。潮气量增加，出现呼吸技能“节省化”现象

神经系统

经常参加体育锻炼可以推迟血管硬化，增强心血管功能，有利于脑的供血和供氧，从而防止脑动脉硬化。气功锻炼能改善脑血管壁弹性，起到缓解脑动脉硬化的作用，有氧运动可以起到环节和改善感觉神经和运动神经传导速度减慢的现象

免疫系统

经常参加有氧运动锻炼可以有效地改善老年人的免疫能力，表现在胸腺退化速度减慢，免疫细胞活性增高，抗炎性细胞因子生成增多而促炎性细胞因子生成减少，使慢性炎症难于形成或发展

老年人健身运动的原则

健康监测

循序渐进

自我监督

第十四章肥胖、体重控制与运动处方

第一节身体成分概述

体重与身体成分

根据人体各组成成分的生理功效不同，常把体重分为脂肪重（体脂重）和去脂体重（瘦体重）。体成分常以体脂百分数（体脂%）或去脂体重（kg）来表示，体脂百分数=体脂重/体重×100%

身体成分与体重控制的意义

人体健康需要合理的体重和身体成分

体重过轻或过重以及体成分比例失调都会对人体健康造成危害

运动员获得佳绩需要适宜的体重和身体成分比例

运动员体重、体成分与运动专项能力有非常密切的关系

理想体重与身体成分

普通成年人的理想体重与身体成分

标准体重的计算是以身高为基准的体重，普通成年人的理想体重为标准体重的±10%

表317

表318

运动员的理想体重与身体成分

运动员的理想体重与体成分是获得最大力量、速度和耐力时的最小体脂百分数的体重。不同运动项目的理想体重不尽相同。可通过确定理想体脂百分数的方法来确定理想体重。运动员理想体重=100×瘦体重/（100-理想体脂百分数×100）

第二节肥胖与体重控制

肥胖的危害及其形成机制

肥胖对人体的危害

医学专家将肥胖定义为是一种常见的、明显的、复杂的代谢失调症，是一种可以影响整个机体正常功能的生理过程。这种营养障碍性疾病表现为机体脂肪组织量过多或脂肪组织与其他软组织的比例过高

人体脂肪分为两种，即必需脂肪和储存脂肪

脂肪堆积部位的不同与人体患病的危险程度存在一定的关联性，若脂肪堆积在腰腹部（腹部皮下脂肪、网膜和系膜脂肪即腹膜后脂肪），其患心血管疾病、高血脂、高血压、2型糖尿病和中风的危险性高于脂肪堆积在臀部和大腿部。若脂肪堆积在内脏周围，其患病率高于皮下堆积。肥胖不仅易造成脂肪肝，而且使患胆囊炎和胆石症以及结肠癌的概率增高，也容易引起脑卒中、关节软组织损伤、生殖能力下降以及心理障碍等多种疾病

肥胖形成的生物学机制

人类肥胖主要原因是机体能量失衡，造成的原因非常复杂，受以下等多因素的综合影响

遗传因素

人类多数肥胖属于多基因性肥胖，其易感性决定于遗传因素，不良的环境因素也需要作用于特定的遗传背景导致肥胖

生理因素

神经中枢（下丘脑）有体重“调定点”。肥胖者的“调定点”被提高了，实在提高了的情况下对机体能量平衡进行调节，因此，这一理论也称之为中枢体重“调定点”理论

代谢因素

人体消耗的能量主要来自糖和脂肪的氧化供能，而肥胖者更多地以来糖氧化供能而非脂肪氧化。肥胖者脂类氧化能力降低与脂肪储存过多有密切的关系。低静息能量消耗、低脂肪氧化和胰岛素抵抗是肥胖的危险因素

环境和行为因素

外界因素的影响与不良生活方式

肥胖的检测

体脂百分比是检测肥胖的有效指标。在实践中，肥胖度（%）、体质指数（BMI）和腰臀围比值（腰围/臀围，WHR）是最常用的肥胖与健康风险程度的检测指标

肥胖度

肥胖度（%）=【实际体重（kg）/标准体重（kg）-1】×100%

表321

体质指数（BMI）

BMI=体重（kg）/身高（）

1998年WHO知道你过来肥胖诊断的推荐标准，＞25超重，＞30肥胖，基于欧洲人群

2002年2月，WHO发布＞23和＞25定为超重和肥胖，有学者认为此标准适用于成年人，

适合儿童的表322

腰臀围比值

专家建议，男性腰臀围比值≥1.0，女性≥0.85，就必须实施减肥

体重控制与运动减肥的生理学机制

体重控制

保持体重恒定的原则与方法

保持体重恒定的基本原则是“热能平衡”。在实践中应按照“量入为出”和“量出为入”来安排银十两（能量摄入量）和体力活动量（能量消耗量）

减少体重的原则与方法

符合能量消耗大于能量摄入的原则。放油有：控制饮食、运动以及控制饮食结合运动

减体重不同于减肥，减肥是减少体内过多的脂肪量。单纯节食减肥能有效减少体重，但主要减少的是瘦体重，不利于健康

增体重的原则与方法

增体重应使瘦体重增加。从运动、饮食和睡眠等方面采取相应措施，即不仅增加摄食量，也要增加运动量，要是机体热量摄入大于运动能量支出，使人体蛋白质代谢处于正氮平衡

运动减肥的生理学机制

耐力运动消耗脂肪

适度运动降低食欲

增加基础代谢率

抑制脂肪生成

第三节运动处方

概述

运动处方的概念

是根据参加活动者的年龄、性别、健康状况和体能水平，以处方的形式确定其运动目的、运动形式、运动强度、运动时间、运动频率和注意事项的系统化、个性化的运动方案

运动处方的分类

按应用的对象和目的可分为健身运动处方、竞技运动处方和康复运动处方三类

表326

运动处方的内容

运动目的

根本目的是通过科学、有序的身体活动给人体一定负荷的运动刺激，使机体产生反应与适应性变化。

依据不同的对象、不同身体健康状况或不同的要求，运动处方的目的主要在以下几方面：促进生长发育，提高身体素质；增强体质，提高身体适应能力，延缓衰老；防治某些疾病，保持健康或恢复某些功能；丰富生活，调节心理，提高生活质量；掌握运动技能和方法，提高竞技水平

运动形式

指依据个体运动处方的目的而采用的专门运动种类或练习手段和方法

选择的条件是医学检查许可、本人喜欢、运动负荷适合本人体能水平、场地和设备器材允许以及有指导者与同伴参与等

现代运动处方的运动形式包括三类：有氧耐力运动项目；伸展运动；力量性运动

运动强度

指单位时间内的运动量

有氧运动的运动强度

控制与评价有氧运动强度的指标主要有心率、梅脱（MET）、自感用力程度（RPE）

心率法

最大心率百分比（%）

通常用70%~85%，大致相当于55%~75%的最大摄氧量

心率储备百分比（%HRR）

心率储备=最大心率-安静心率。在实际应用时，用60%~80%的储备心率加上安静心率，就可以确定运动的靶心率范围(THR)。靶心率=（最大心率-安静时心率）×（0.6~0.8）+安静时心率。在靶心率范围内的运动强度能有效地提高有氧能力

MET

是以安静时的能量消耗为基础，反映机体各种活动时的相对能量代谢水平，静息状态下摄氧量约为3.5，即为1MET
实践应用时，可以用简介测定的方法来推算最大摄氧量。然后折算为MET值。由于MET可以使各种不同活动方式的运动强度得以相互比较，因此在运动处方的制定中得到广泛的应用，最常见的方法是查找有关活动的平均MET值，判断特定活动的强度或代谢水平

RPE

研究证实，RPE的主观评价与工作负荷、%HRR、每分通气量、摄氧量以及血乳酸水平高度相关

力量性运动的运动强度

以肌肉所对抗的负荷量来评价，在等张练习或等动练习中，运动量由肌肉所对抗阻力的大小和运动次数决定。在等长联系中，运动量由肌肉所对抗的阻力大小和持续时间决定

伸展运动的运动强度

一般以关节活动的范围与拉伸的时间来确定。关节活动的范围主要靠机体的感觉，即在对某部位的肌肉实施拉伸时，逐渐加大动作幅度，在伸长的顶点稍稍加强力度拉长，这时能够体会到肌肉所受的感觉

运动时间

包括运动持续时间与运动时间在一天中的安排。运动持续时间是指除了必要的准备活动与整理活动外，每次运动持续的时间。运动持续时间和运动强度关系密切，因为当运动强度达到阈强度后，一次运动的效果是由总运动量来决定的，而“总运动量=运动强度×运动时间”

在运动处方制定中，应依据运动目的、运动强度以及个人年龄和身体条件来设定能够引起机体产生最佳锻炼效果的运动持续时间

从锻炼的效果与安全性来看，每天运动的时间安排至少应考虑两方面因素：意识生物节律，二是锻炼时的空气环境

运动频率

指每周锻炼的次数

每个人可选择适合自己情况的健身运动次数，关键是要持之以恒，使运动习惯化会运动生活化。一般人可坚持每天锻炼一次，至少每周不能少于2次。每周锻炼3~4次为最适锻炼频度，两次锻炼间隔时间不宜超过3天

运动注意事项及微调整

在运动处方中应根据运动目的或运动者的具体情况提出相应的注意事项，这是运动处方不可忽视的一部分，对确保运动安全与防止伤害事故有重要作用。

注意事项主要包括以下几方面：明确指出禁忌的运动项目，提出运动中自我观察的指标和停止运动的指征。要求重视做好准备活动与整理活动，明确运动疗法与其他临床治疗的配合

运动处方的制定与实施

运动处方的制定

运动处方制定的原则

因人而异

有效性

安全性

全面性

运动处方制定的步骤

一般调查

填写PAR-Q问卷

临床健康检查

体能检测

运动试验

制定运动处方

运动处方的实施

运动处方的实施过程

准备阶段

该阶段的主要作用是使身体逐渐从安静状态进入到运动状态，逐渐适应运动强度较大的运动，避免出现心血管、呼吸等内脏器官系统因突然承受较大运动负荷而引起的意外，避免肌肉、韧带、关节等运动器官的损伤

在运动处方的实施中，准备阶段采用的准备活动是小强度的有氧运动，如不行、慢跑及伸展性练习等。持续时间可根据不同的运动阶段有所变化

运动阶段

该阶段是运动处方实施的关键，其任务是通过实施运动处方的运动项目达到锻炼或康复的目的

运动阶段的运动内容、运动强度、运动时间等，应按照具体运动处方的规定实施

整理阶段

每一次实施运动处方后都应安排一定内容和时间的整理活动。整理活动的主要内容是弥补出现因突然停止运动引起的心血管、呼吸障碍以及自主神经系统的症状，如头晕、恶心、重力性休克等。常用的整理活动有散步、放松体操、自我按摩等。整理活动的时间一般为5min左右

运动处方实施过程的自我监控

自我监控是运动处方实施过程中一个重要环节。通过对运动过程中多项指标的采集与分析，可以及时、准确地收集运动中和运动后身体的反应，客观地评价身体状态、疲劳程度和机体的恢复情况，从而监控和调节运动量，预防过度训练和运动损伤

心率的测定

基础心率

即晨脉。晨脉突然加快或减慢，是出现疲劳或疾病的征象

运动过程中心率

运动中心率与运动强度有关。通常用运动后即刻10s脉搏乘以6作为运动时每分钟的心率。

按照训练-适应理论，随着运动水平的提高，完成相同负荷时，心率应该逐步下降。如果在某一时期内，完成相同运动负荷，运动中心率增加，则表示身体状态不好或机能下降，应寻找原因

运动后恢复期心率

人体运动后，经过一段时间休息，心率可恢复到运动前状态。如果身体疲劳或负荷强度过大，运动后心率恢复时间会延长。身体机能状况越好，运动后心率恢复速率越快；运动量和强度越大，心率恢复时间越长

血压

血压的变化与运动强度和运动性质有关。大强度锻炼后收缩压上升和舒张压下降明显，且恢复较快，表明身体机能良好。运动后收缩压明显上升，舒张压亦上升或血压反应与强度刺激不一致，恢复时间延长等说明机能状况不佳

体重

一般每周测体重1~2次。可以在运动前、后称，并结合其他生理指标的变化来了解机体运动后的恢复情况。一般来说，运动后体重的减少不超过0.5kg。如果体重呈不明原因的进行性下降，应注意是否有某种消耗性疾病或严重过度疲劳。反之，如果体重逐渐增加，皮脂增厚，可能表明运动量太小

主观用力感觉

运动中的自我主观感觉

在运动过程中，可以用RPE与心率结合的方法评价运动量。在运动实践中，可以先按适宜心率范围进行运动，然后逐步结合RPE评价表来掌握运动强度

运动后的自我主观感觉

运动量适宜的标志是：锻炼后全身微出汗，肌肉稍微酸痛；有疲惫感，但自感舒服愉快、情绪高涨；运动后食欲和睡眠良好，次日精力充沛，疲劳消除，有继续锻炼的欲望。

运动量过大的表现：锻炼后大汗淋漓，头晕眼花，气喘胸闷，感觉很疲惫；脉搏在运动后20min还未恢复；食欲减退，睡眠不佳；第二天周身无力，肌肉酸软，无锻炼欲望，这些现象表明运动量过大，应及时调整

运动量不足的表现：如果运动后身体无发热感，无出汗，脉搏无明显增加，而且在2min内即恢复，表明运动量不足，对身体各器官、系统刺激不够，不会产生明显的锻炼效果

运动处方实例

发展速度素质的运动处方

发展柔韧性的运动处方

发展心肺功能的运动处方

增强肌肉力量的运动处方

第十五章环境与运动

第一节冷热环境与运动

体温与调节

体温

正常体温

体温指人体内部的温度，代表的是人体最基本和最重要的器官温度（心脏、肝和大脑）。由于人体深层的温度不易测得，所以临床上常以直肠温度（37.3~37.5℃，最接近体内温度）、口腔温度（比直肠温度约低0.4℃）、腋下温度（比口腔温度低0.3℃）表示

人类属于恒温动物，即无论环节温度如何变化，体温总能维持相对稳定

机体的产热与散热

产热过程

体内产生的热量，主要来源于体内能量代谢过程中产生的代谢热。体内产热的多少取决于组织代谢的强弱。安静时，机体主要由内脏器官产热，肝产热居首。当机体运动或劳动时，需要消耗大量能量，肌肉便成为主要产热器官，所产热量可达全身总产热量的90%左右。在气温低下时，人体主要通过肌肉的非自主收缩（寒战）来增加产热，产量量可达基础代谢产热量的2~5倍。此外，甲状腺素和儿茶酚胺类激素含量升高也能通过提升能量代谢率使代谢产热增多

散热过程

体内各组织产生的热量通过血液循环不断在体内发散，并通过皮肤、呼吸、泌尿和排便4条途径散发于周围环境。皮肤是人体主要的散热器官（约占散发总热量的84.5%），通过辐射、传导、对流和蒸发4种方式向体外散发热量

辐射

传导

对流

蒸发

不感蒸发或不显汗

可感蒸发或显汗

空气中水蒸气的饱和度或湿度，对散热起着很重要的左右，尤其是对蒸发散热

体温调节

体温调节机制

人体体温调节机制包括自主性体温调节和行为性体温调节。前者指机体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、寒战等生理反应将体温维持在一个相对稳定水平，后者则指机体处于不同温度环境时的相关行为，特别是人为了保温或降温所采取的措施，如增减衣物等

体温的神经调节，即下丘脑体温调节中枢的调节，是通过体温自身生物控制系统来完成的

运动与体温调节

运动中体温会暂时升高

即使在温度较低的环境中运动，由于体内代谢过程加强，肌肉产热增加，机体仍会大量出汗以维持体温恒定。在气温较高条件下运动，出汗更是控制体温稳定的主要条件。身体排汗散热的速率受环境温度、空气温度和湿度的影响

冷环境与运动

运动与冷刺激

冷环境，一般指0℃以下或者更低的环境，冷应激便是机体在冷环境下发生的急性反应。冷刺激可归纳为产热与保温两个方面。一方面，通过寒战可使产热速率增加4~5倍，同时代谢、内分泌系统应激也可使体内产热量增加；另一方面，冷刺激使皮下血管收缩，减少体表血流量，散热也就减少

冷环境会给运动带来一些不利因素，运动能力也可能受到影响

冷刺激及其预防

常见的冷伤害

寒冷对机体的损害作用称为冷伤害，包含有冻结性冷伤害和非冻结性冷伤害

冻结性冷伤害是因短时间暴露于极低温冷环境或长时间暴露于冻点以下的低温环境所引起，此时正在发生冻结，故称冻结性冷伤害。冻结性冷伤害分为全身性（包括冻僵与冻亡）和局部性两种；非冻结性冷伤害（包括冻疮）常发生于手、足、耳垂等末梢部，由冰点以上的低温和潮湿的作用引起

局部性冻伤多见于末梢暴露部位，复温后根据损伤程度和表现，临床上可将其分为四度

冷伤害的处理

使伤员迅速脱离低温环境

快速复温

冷伤害的预防

注意身体锻炼，提高皮肤对寒冷的适应力

注意保暖，保护好易冻部位，如手足、耳朵等处，主要戴好手套、穿厚袜、棉鞋等。鞋袜潮湿后，要及时更换。出门戴耳罩，注意耳朵保暖。平时经常揉搓这些部位，以加强血液循环

要保持鞋袜干燥，运动或走路导致鞋袜潮湿时要及时更换

经常进行抗寒锻炼，用冷水洗脸、洗手，以增强防寒能力

慢性病患者，如贫血等，除积极治疗相应疾病外，还要增加营养，保证机体足够的热量供应，增强抵抗力

人体对冷环境的适应

人体在低温条件下经过一定时期的锻炼，会对低温产生一定的适应，即低温的耐受性提高，对低温发生的生理反应减轻，这种现象称之为寒冷的适应，医学上称为“低温习服”或“冷习服”。

人类对寒冷的习服一般有三种类型

代谢型习服

绝热型习服

习惯性冬眠型习服

人体对寒冷的习服由寒冷的程度、持续的实践和生活方式的差异所决定

热环境与运动

运动热应激及其生理学问题

热应激是机体对热环境发生全身性的、综合性的生理反应。运动热应激是运动应激、热应激和心理应激的综合反应

运动热应激中的主要生理学问题是脑温、肌温和脱水

脑温

肌温

脱水

热伤害及其预防

常见热伤害

脱水

热痉挛

热衰竭

中暑

热伤害的处理与预防

热伤害的处理

迅速脱离高温环境，将患者抬到通风、阴凉、干爽的地方，使其仰卧并解开衣扣，松开或脱去衣服，如衣服被汗水湿透要更换干衣

面部发红的患者可将头部稍垫高，面色发白者头部应略放低，使外周血液较易回流到心脏

头部捂冷毛巾，可用50%酒精、冰水或冷水进行全身擦浴，促进降温

患者若已失去知觉，可让其嗅氨水等刺激剂，醒后可饮一些清凉饮料或淡盐水

脱水者应及时补充丢失的体液，应根据脱水的程度和身体情况决定补液量、种类、途径和速度。补液的速度以使循环功能恢复为首要目的，一般是先快后慢，所需补液总量应在48h内完成。通常是当日先给补给量的一半，次日再补够余量

热伤害的预防

尽量避免在高温下、通风不良处进行大强度体力活动，避免穿不透气的衣服

饮用含盐饮料以不断补充水和电解质。热环境训练时预防热伤害，合理补液和预防过度脱水最为重要。补液可在运动前、中、后进行，应遵循少量多次的原则，补液总量取决于失水量

热天运动时，宜穿浅色衣服，戴遮阳帽，保证充足的睡眠

对不耐热的个体，要加强预防措施和医务监督

人体对热环境的适应

热习服

热习服最重要的生理标志之一，是安静时肌肉活动时心率江都和心搏出量逐渐增加

第二节水环境与运动

水环境运动对人体生理功能的影响

呼吸系统

对呼吸肌的锻炼效果较好

此外，在水中运动时，呼吸频率的变化受由于动作节奏的限制，不能随意加快呼吸，同时水的压力又使补吸气的增加受限，因而经常进行游泳等水环境中的运动，可使人体从通气中获得氧气的效率得到提高

循环系统

有良好影响，与水的特性有关，也与人在水中运动时多取平卧姿势有关。
在水环境中运动，可使循环功能发挥出更大的潜力

能量消耗

水的导热性比同温度空气高，因而和陆地上同强度、同时间的运动相比，游泳需要消耗更多的热量。在水环境中运动，能量消耗与水的温度、水中停留的时间、游泳姿势及运动者对环境的适应程度有直接关系。游泳运动比陆上运动消耗能量多的另一因素是水中运动的机械效率比陆地低。此外，不同泳式和距离也会影响能量消耗的多少

运动技能的学习

在水环境中学习，运动技能的掌握比陆地上要求更高。

人体对水环境的适应

人体有完善的体温调节功能，可对冷热环境逐步适应并形成冷热习服。游泳在水环境中进行，水的冷刺激可提高人体对冷刺激的适应能力。因此，经常在水环境中运动，不但对人体产热、散热的调节能力有良好影响，而且对各器官系统的功能也有所促进

经常进行游泳运动，可使通气效率和最大摄氧量得到提高。经常进行水中运动的人，也可使其循环功能得到有效的锻炼，心血管机能得到提高，表现为运动性心脏肥大，心率徐缓和心搏有力，心力储备与心率储备增强

经常从事游泳活动的人会提高身体的抗寒能力，如通过提高代谢水平和增厚皮下脂肪来对冷环境产生适应

第三节高原环境与运动

高原环境的特点及其对运动能力的影响

高原环境的特点

低压低氧

低温

高原辐射

高原环境对运动能力的影响

对耐力项目的影响

在高原低压低氧环境下，氧气运输和有氧代谢功能都会受到很大的影响。决定有氧工作能力的最大摄氧量会随海拔的升高而下降。
有氧能力的降低，会降低机体的有氧耐力，影响到持续时间较长的运动项目的运动能力，如长跑、球类项目等

对速度性项目的影响

不会受到明显影响，有时还会有一定程度的提高

对爆发性项目的影响

空气稀薄，阻力下降，在投掷项目中，如铅球、铁饼、链球成绩可能会提高；但需要利用空气浮力的掷标枪，可能会因高原空气稀薄受到一定的影响；而跳远、跳高等跳跃项目则不会受到明显影响

人体对高原环境的反应与适应

人体对高原环境的反应

高原应激就是机体在高原环境下所产生的一种应激性反应，是机体的各种功能通过神经、体液的调节在新的基础上达到新的平衡过程中所呈现的临床症状，也成为急性高原反应

呼吸反应

心血管反应

高原病

高原习服

高原习服可分为短期习服（几天、几周、几个月）和长期习服。短期习服包括酸碱平衡和血红蛋白的变化，使肺通气的调节和氧的结合能力得到改善；长期习服包括氧运输能力、细胞代谢效率、肺和肌肉中的血管分布的改善等

血液

红细胞数目增加，体内血红蛋白随之增加，提高了人体的携氧能力

肌肉

在高原缺氧环境下生活4~6月，肌肉产生的变化主要表现为

肌肉横断面积减少11%~19%，肌力下降

肌肉中毛细血管的数量增加了13%，使得更多的血液运送到肌肉

体重明显下降，肌肉蛋白质的代谢降低，肌肉线粒体和糖酵解酶明显减少，导致运动能力下降

心肺功能

初到高原时最大摄氧量减少，在接下来的几周内略有提高

机体通过高原习服所获得的适应是可逆的。在2000m的高原要达到一定程度的习服，最少停留2周。但通过习服获得的适应性变化，返回平原后两周即可消失

第四节大气环境与运动

大气环境

大气的组成

干洁空气

水汽

悬浮颗粒

大气环境的重要性

大气环境污染

大气环境污染有三大要素，

大气环境污染源

由人为因素引起的大气环境污染源由生活污染源、工业污染源、交通污染源和农业污染源

主要污染物

根据形态分为颗粒污染物和气态污染物，依据与污染源的关系，分为一次污染物和二次污染物

颗粒污染物

气态污染物

二次污染物

大气环境污染物的转归

自净

转移

转化为二次污染物

大气环境污染对人体健康的危害

大气污染物侵害人体的主要渠道

呼吸道

消化道

体表皮肤

大气污染物对人体健康的影响

化学性物质污染

放射性物质污染

生物性物质污染

大气污染影响人体健康的效应

直接作用和间接作用

急性作用和慢性作用

大气环境污染与运动

大气环境污染对运动能力的影响

运动耐受力降低，运动能力下降明显

体育锻炼应对大气环境污染的方法

在体育锻炼中，应对大气环境污染的唯一方法是当大气中污染物含量高时，不进行锻炼，或者选择大气环境质量好的区域进行锻炼

第五节生物节律与运动

生物节律及其机制

生物节律

在生物体内，各种功能活动常按一定的时间顺序周而复始地重复出现，呈现节律性变化现象，称为生物节律

人和动物的生物节律按频率的高低可分为高频节律、中频节律和低频节律三类

生物节律的构成可包括两个方面：一是生物固有节律；二是生物节律受到自然界环境变化的影响而能与环境同步的节律

生物节律可能的机制与意义

控制生物功能周期性变化的生物节律中枢，称为起搏器。目前普遍认为，下丘脑中的视交叉上核是生物节律的一个关键起搏器，它在许多生理功能的节律性变化中发挥着启动和整合作用。此外，生物节律起搏器也有位于外周组织的，如控制心脏活动的窦房结

生物节律最重要的生理意义在于使生物机体对外环境变化能做出前期适应，它还可使一切生理功能和机体活动根据外界环境的昼夜变化，以周期的形式，有秩序、有节奏地进行

生物节律与运动能力

当某些外界环境发生急性变动时，会引起机体暂时的生物节奏失调

生理学研究认为，在越过12个时区后就等于完全颠倒了昼夜周期，而恢复到正常生理节奏需要10~12天

运动员生物节律的调整

运动员依据进入新时区参赛的时间前后，可分为前适应调整和后适应调整，两者调整的方式和特点不同

前适应调整

前适应调整是出发前在国内进行时差调整，调整的方式由半封闭式和全开放式两种。前者适合于某些室内竞赛项目运动员的时差调整

影响前适应调整的因素有

“飞行”方向。由东向西方向“飞”比由西向东方向“飞”更容易适应，且时差反应轻

跨时区数。跨越时区越多，产生时差反应症状月明显，时差调整时间越长

运动员的神经类型。灵活性和胆质性的人更易适应新时间环境，而黏液质型的人，时差调整难度更大

后适应调整

抵达比赛举办国后的时差调整属于后适应调整，其主要特点是在自然新时间环境中进行的时差调整。

应注意的环境有

保证充足睡眠

及时投入适应性训练，加快新时间环境的适应

注意调动运动员的主观能动性，“忘掉”原时间环境，主动适应新的时间环境

无论是前适应还是后适应，时差调整的手段大体相同，如进行适应性运动、心理调整、睡眠和适度的社交活动等，但在时间环境选择上不同。进行前适应调整时，若达到比赛地区需向东飞行，在出发前一段时间，运动员每天晚上应提前1h睡眠；若到达比赛地区需向西飞行，则推迟1h睡眠，并相应提前或推迟起床时间，以便逐步适应。为加快后适应调整，在有可能的条件下，运动员可提早几天到达比赛地区适应时差，使生物节律逐步与环境变化同步

运动生理学（整书）

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