运动生理学课后思考题

运动生理学

肌肉活动的能量供应

2．不同运动中，ATP供能与间接能源的动用关系？

1．ATP是人体一切生命活动能量的直接来源，而能量的间接来源是指糖、脂肪和蛋白质。2．糖是机体最主要，来源最经济，供能又快速的能源物质，一克糖在体彻底氧化可产生4.1千卡的热量，机体正常情况下有60％的热量由糖来提供。3．在进行剧烈运动时，糖进行无氧分解供能，1分子的糖原或葡萄糖可产生3－2分子的ATP，可利用的热量不到糖分子结构中重热量的5%，能量利用率很低，但产能速率很高。4．在进行强度不是太大的运动时，糖进行有氧分解供能，此时1分子的糖原或葡萄糖可生成39－38分子的ATP，糖分子结构中的热量几乎全部可以被利用，但产能速率较低。5．脂肪是一种含热量最多的营养物质，1克脂肪在体彻底氧化可产生9.3千卡的热量，他是长时间肌肉运动的重要能源。6．体脂肪首先通过脂肪动员，分解为甘油和脂肪酸。甘油经系列反应步骤，可循糖代途径氧化，由于肌肉缺乏磷酸甘油激酶，故甘油直接为肌肉供能的意义不大。脂肪酸进入细胞后，在线粒体外膜活化，经肉碱转运至膜，再经?氧化逐步生成乙酰辅酶，之后经三羧酸循环逐步释放出大量能量供ADP再合成ATP，此过程是脂肪氧化分解供能的主要途径。

蛋白质分解供能是由氨基酸代实现的，但蛋白质分解供能很不经济，故一般情况不作为主要供能物质。

3．三种能源系统为什么能满足不同强度的运动需要？

这是由他们各自的供能特点所决定的。

1．磷酸原系统的供能特点：供能总量少，持续时间短，功率输出最快，不需要氧，不产生乳酸类等中间产物。所以磷酸原系统是一切高功率输出运动项目的物质基础，数秒钟要发挥最大能量输出，只能依靠ATP－CP系统。如短跑、投掷、跳跃、举重等运动项目。此外，测定磷酸原系统的功率输出还是评定高功率运动项目训练效果和训练方法的一个重要指标。2．乳酸能系统的供能特点：供能总量较磷酸原系统多，持续时间短，功率输出次之，不需要氧，终产物是导致疲劳的物质乳酸。乳酸能系统供能的意义在于，保证磷酸原系统最大供能后仍能维持数十秒快速供能，以应付机体短时间的快速需要。如400米跑、100米跑等，血乳酸水平是衡量乳酸能系统供能能力的最常用的指标。

3．有氧氧化系统供能特点：ATP生成量很大，但速率很低，持续的时间很长，需要氧的参与，终产物是水和二氧化碳，不产生乳酸类的副产品。有氧氧化系统是进行长时间活动的物质基础。如3000米跑、马拉松等。最大摄氧量和无氧阈等是评定有氧工作能力的主要生理指标。

5．简述能量统一体理论的及在体育实践中的应用意义？

1．运动生理学把完全不同的运动项目所需要的能量之间，以及各能量系统供应的途径之间相互联系所形成的整体叫能量统一体。2．表现为把三个能量系统按能量输出方式的比例或按每个能量系统最大输出所能持续的时间等可分为两种表现形式，一种是以有氧和无氧供能百分比的表现形式；另一种是以运动时间为区分标准的表现形式。3．能量统一体在体育实践中的应用：人体运动能力在很大程度上取决于能量输出的供应能力。

○1着重发展起主要作用的供能系统。能量统一体理论提示，不同的运动项目其主要的供能系统是不同的，在制定教学、训练时，应着重发展在该项活动中其主导作用的供能系统，如：短跑重点发展无氧供能系统能力，长跑应重点发展有氧供能能力。

○2制定合理的训练计划。当确定应着重发展的供能系统之后，关键是选择有效的训练方法。若要训练一名3000米跑的运动员，应先了解该项目起主导作用的有氧系统，其次是乳酸能系统，然后采用间歇训练、速度游戏、反复跑等适合发展3000米跑所需能量系统的手段方法加以训练。当然，具体的训练计划还需要考虑到运动技术的专门性。

如何理解肌肉活动能量代的动态变化特征？

1．ATP供能的连续性。肌肉工作所完成的各种运动形式即技术动作，可能是周期性的、非周期性的、混合性的；也可能是间断性的、连续性的。在完成所有运动时，能量供应必须是连续的，否则肌肉工作会因能量供应中断而无法实现。也就是说，ATP的消耗与其再合成必须是连续的。

2．耗能与产能之间的匹配性。肌肉活动随运动强度的变化而对能量需求有所不同。强度越大，耗能也越大，这就要求产能速率必须与耗能强度相匹配。否则，运动就不能以该强度持续运动，这是由ATP供能的连续性决定的。三个能量系统输出功率不同，分别满足不同运动强度的需要。

3．供能途径与强度的对应性。肌肉在完成不同强度运动时，优先启动不同的供能系统与运动强度的对应性是由产能和耗能速率的匹配关系决定的。

4．无氧供能的暂时性。根据能量统一体理论，ATP再合成的无氧方式与有氧方式是一个统一体。启动哪一种方式供能取决于运动强度的变化，当运动强度耗能速率大于有氧产能最大速率时，必然动用产能更快的无氧方式，以满足该状态的代需要。由于无氧代的终产物会很快限制其代过程。因此，无氧供能维持的时间只能是暂时的。

5．有氧代的基础性。从细胞的结构与功能来看，有氧供能是机体生命活动最基本的代方式。它有完善的代场所、途径、方式和调节系统，最终把代物氧化分解成水和二氧化碳排出体外，三大营养物的能量利用率也最彻底。另外，运动时无氧代产物的清除及疲劳和能源物质的恢复等都必须依赖于有氧代来完成。

7．如何用运动强度与时间的变量因素对运动中能量代进行动态分析？

在人体的所有运动中，运动强度和时间都符合这样一个规律，即：强度大，维持时间必然短；时间长，维持强度一定小。以下是根据运动强度和时间的变换，对能量系统的动用的动态变化分析。

1．最大强度的短时间运动。它包括爆发式非周期性和连续式周期性最大强度运动。最大强度的运动必须启动能量输出功率最快的磷酸原系统。由于该系统供能可持续7.5秒左右，因此，首先动用CP供能。当达到CP供能极限而运动还必须持续下去时，必然启动能量输出功率次之的乳酸能系统，表现为运动强度略有下降，直至运动结束。这样的供能运动一般不会超过2分钟，以无氧供能为基础。

2．中低强度的长时间运动。该运动由于持续时间长，运动强度相对要小，它适应最大有氧工作能力的围。如马拉松等，必然以有氧供能为基础。由于脂肪氧化时，动员慢、耗氧量大、输出功率小于糖等特点，故运动的前期以启动糖氧化供能为主，后期随着糖的消耗程度增加而逐渐过渡到以脂肪氧化供能为主。但在后期的加速、冲刺阶段，仍动用糖靠无氧方式来供能。

3．递增强度的力竭性运动。运动开始阶段，由于运动强度小，能耗速率低，有氧系统能量输出能满足其需要，故启动有氧氧化系统。随着运动强度的逐渐增大，当有氧供能达到最大输出功率时，仍不能满足因强度增大而对ATP的消耗时，必然动用输出功率更大的无氧供能系统。因磷酸原系统维持时间很短，所以此时主要是乳酸能系统供能，直至力竭。

4．强度变换的持续性运动。这种运动是以无氧供能为特征，以有氧供能为基础的混合性一类运动。其特点是：以CP供能快速完成技战术的配合，间歇时靠有氧能力及时恢复的持续性运动，运动中乳酸能参与的比例较小。

第二章肌肉收缩

1．刺激引起组织兴奋应具备哪些条件？了解这些有何意义？

试验表明，任何刺激要引起组织兴奋必须达到一定的刺激强度、持续一定的时间和一定的强度时间变化率。了解这些不仅对了解可兴奋细胞具有普遍意义，而且也是研究肌肉收缩活动

的生理基础。

2．简述静息电位和动作电位产生的原因？

1．安静时存在于细胞膜外两侧的电位差称为静息电位。当组织一次有效刺激，在示波器上记录到一个迅速而短促的波动电位，即首先出现膜、外的电位差迅速减少直至消失，进而出现两侧电位极性倒转，由静息时膜为负，膜外为正，变成膜为正，膜外为负。然而，膜电位的这种倒转是暂时的，它又很快恢复到受刺激前的静息状态。膜电位的这种迅速而短暂的波动称为动作电位。两种电位产生的共同原因是因为：生物电的形成依赖于细胞膜两侧离子分布的不均匀和膜对离子严格选择的通透性，及其不同条件下的变化，而膜电位形成的直接原因是离子的跨膜运动。

2．静息电位产生的原因是静息时膜主要对钾离子有通透性和钾离子的外流所致。动作电位产生的原因则是起自于刺激对膜的去极化作用，动作电位上升支的形成是膜对纳离子通透性突然增大和纳离子的迅速流所致。然而，膜对纳离子通透性增大是暂时的，当膜电位接近峰值电位水平时，纳离子通道突然关闭，膜对纳离子通透性回降，而对钾离子通透性增高，钾离子的外流又使膜电位恢复到负外正的状态，形成动作电位下降支。

3．比较兴奋在神经纤维传导与在神经—肌肉接点传递的机制和特点？

兴奋在神经纤维传导的机制可用局部电流学说来解释。即对于一段无髓鞘纤维而言，当膜的某一点受到刺激产生动作电位时，该点的膜电位即倒转为正外负，而临近未兴奋部位仍维持负外正的极化状态，于是，兴奋部位和临近未兴奋部位之间，将由于电流差产生局部电流。兴奋在神经—肌肉接点传递的机制是通过化学递质乙酰胆碱和终板膜电位变化来实现的。兴奋在神经纤维的传导具有以下特征：

1．生理完整性。要求神经纤维在结构和生理功能上的完整。

2．双向传导。神经冲动均可沿神经向两侧方向传导

3．不衰减和相对不疲劳性。

4．绝缘性。绝缘性主要是由于髓鞘的存在。

兴奋在肌肉接点的传递有如下特点：

1．化学传递。神经和肌肉之间的兴奋传递是通过化学递质（ACH）

2．兴奋传递节律是一对一。每一次神经纤维兴奋都可引起一次肌肉细胞兴奋。

3．单向性。兴奋只能由神经末梢传向肌肉。

4．时间延搁。兴奋的传递过程需要一定时间。

5．高敏感性。易受化学和其他环境因素的影响。

试述从肌细胞兴奋到肌肉收缩的全过程？

1．当肌细胞兴奋引起肌浆Ca2+浓度升高时，细肌丝上肌钙蛋白结合Ca2+，引起肌钙蛋白的构型发生变化，这种变化又传递给肌原球蛋白分子，使其构型发生变化。

2．原肌球蛋白的双螺旋体从肌动蛋白的双螺旋体的沟沿滑向沟底，抑制肌动蛋白分子与横桥的因素被解除，肌动蛋白上的位点被暴露。

3．横桥与肌动蛋白上的位点相结合形成肌动球蛋白，肌动球蛋白可激活横桥上ATP酶活性，在Mg2+参与下，ATP分解释放能量，横桥获能发生向粗肌丝中心方向摆动，引起细肌丝向粗肌丝中央方向滑行。当横桥发生角度变化时横桥与肌动蛋白摆脱，恢复原位置再与下一肌动蛋白结合。

试比较缩短收缩、拉长收缩和等长收缩的力学特征，指出它们在体育实践中的应用？

1．缩短收缩是指肌肉收缩所产生的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。作缩短收缩时，因负荷移动方向和肌肉用力方向一致，肌肉做正功。缩短收缩时肌肉起止点相互靠近，又称向心收缩。如运动练习中的弯举、高抬腿跑、挥臂扣球等练习时，参与工作的主动肌就是缩短收缩。

2．依据整个关节运动围肌肉力与负荷的关系，缩短收缩又可分非等动收缩和等动收缩两种。○1非等动收缩在整个收缩过程中负荷是恒定的，而由于不同关节角度杠杆得益不同和受肌肉收缩长度变化的影响，在整个关节移动围肌肉收缩产生的力和所遇负荷阻力是不等同的，收缩的速度也不相同。例如，屈肘举起恒定负荷时，肱二头肌的力在关节角度115°—120°时最大，关节角度为30°时最小。

○2等动收缩是通过专门的等动练习器械来实现的。该器械使负荷随关节运动进程得到精确调整，即在关节角度的力最弱点负荷最小，而在关节角度力的最强点负荷最大，因此，在整个关节围肌肉产生的力能始终与负荷等同，肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。自由泳的手臂划水动作就是等动收缩。

3．当肌肉收缩产生的力小于外力时，肌肉积极收缩但被拉长，这种收缩形式称拉长收缩。拉长收缩时肌肉起止点相离，又称离心收缩。肌肉收缩产生的力方向与负荷移动方向相反，肌肉做负功。在人体运动中拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用。

4．当肌肉收缩产生的力等于外力时，肌肉积极收缩，但长度不变，这种收缩形式被称之为等长收缩。等长收缩时负荷未发生位移，从物理学角度认识，肌肉没有做功，但仍消耗很多能量。等长收缩时肌肉静力性工作的基础，在人体运动中对运动环节固定、支持和保持身体某种姿势起重要作用。

7．试分析肌肉收缩的力与速度、长度与力关系及其生理机制？

1．后负荷对肌肉收缩的影响——力与速度的关系。

肌肉开始收缩时遇到的负荷或阻力称为后负荷，在一定围肌肉收缩产生的力和速度大致成反比关系，当后负荷到大某一数值时，力最大，速度为零，当后负荷为零时，力理论上为零，速度达到最大。

其机制是：肌肉收缩产生力大小取决于活化的横桥数目，收缩速度取决于横桥上能量释放的速率，收缩速度与活化横桥数目无关。

2．前负荷对肌肉收缩的影响——长度与力关系。

前负荷是指在肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷，它使肌肉收缩前就处在被拉长的状态，改变前负荷实际上就是改变肌肉收缩的初长度。在一定围，初长度越大，肌肉收缩力就越大，当初长度增大到一定数值时，力可达最大，再增大初长度，力反而减小。

其机制是：肌肉长度处于适宜水平时，此时，粗细肌丝正处于最理想的重叠状态，因而起作用的横桥数目最多，故表现出收缩力最大。与此相反，如果肌肉拉的太长或缩的太短，横桥数目减少，则肌力下降。

8．简述不同类型纤维的形态、代和生理特征，指出它们与运动能力的关系。

1．快肌纤维直径较粗，肌浆少，肌红蛋白含量少，呈苍白色，其肌浆中线粒体数量和容积小，但肌质网发达，对钙离子的摄取速度快，从而反映速度快。其无氧代能力较高。快肌纤维收缩的潜伏期短，收缩速度快，收缩时产生的力大，与慢肌纤维相比，肌肉收缩的力—速度曲线位于其上方，但收缩不能持久、易疲劳。

2．慢肌纤维直径较细，肌浆丰富，肌红蛋白含量高，呈红色，其肌浆中线粒体直径大、数量多，周围毛细血管网发达。其有氧氧化能力较高。慢肌纤维收缩的潜伏期长，收缩速度较慢，表现力较小，但能持久、抗疲劳能力强。

3．研究表明，肌肉最大收缩速度、爆发力和纵跳高度与快肌纤维百分组成成正相关，而静力耐力与慢肌纤维百分组成成正相关。由此，快肌百分组成与速度、爆发力素质有关，而慢肌百分组成与一般耐力和力量耐力有关。其次，根据对优秀运动员肌纤维类型百分组成的调查表明，从事短跑、跳跃即力量、速度为主项目的运动员，快肌纤维组成占优势。从事马拉松、长跑，即以耐力为主项目的，慢肌百分组成占优势，而介于两者之间的从事中距离跑的，慢肌和快肌百分组成差不多。这一调查提示，肌纤维类型与专项运动能力关系密切。

9．试述运动训练对不同类型肌纤维的影响？

1．通过训练，快肌亚型会受到影响而相互转化。但不同类型的肌纤维是否会出现相互转化一直存在两种观点。

其一认为，个体肌肉中的肌纤维的百分比生来就是固定的，不论力量、耐力训练都不能使其改变，优秀运动员之所以具有相应的、有利于本专项的肌纤维类型的百分比组成，乃是自然选择的结果。

其二认为，根据近年来的研究表明，长期系统的训练可以导致肌肉结构和功能产生适应，而使肌纤维百分组成发生改变，他们认为快肌可以被低频冲动刺激改造成慢肌，而慢肌不受高频冲动刺激影响。

2．但经过试验证明，不同训练形式能使肌纤维发生明显得适应性变化，其表现为肌纤维选择性的肥大。即耐力练习可以使慢肌纤维选择性的肥大，而速度—爆发力的练习可以使快肌选择性的肥大。同时，速度训练还可以使肌纤维中的ATP酶的活性提高，耐力训练可以使肥肠肌中的琥珀酸脱氢酶的活性增强。

第三章肌肉活动的神经调控

2．躯体运动时如何进行分类的？你认为随意运动、节律性运动和反射本质区别是什么？1．生理学常把人类和高等动物全身和局部的肌肉活动称为躯体运动。

2．依据运动时主观意识参与的程度可将其分为三类：反射性运动、形式化运动、意向性运动。我认为随意运动、节律性运动和反射本质区别是在运动的全过程中是否受到了主观意识的控制。例如：反射性运动不受到主观意识的控制。形式化运动主观意识只控制运动的起始与终止。意向性运动运动全过程都受到主观意识的控制。

3．什么叫运动神经原池？它与运动单位有哪些区别？在运动神经原池中，不同运动单位是如何参与活动的？

一块肌肉通常接受许多运动神经元支配，这些神经元都比较集中位于脑干几个毫米的区域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称为运动神经原池。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。一般传导速度快的大运动神经元支配FF型运动单位，传导速度慢的小运动神经元支配S型运动单位，传导速度中等的运动神经元支配FR型运动单位。

4．人体状态反射的规律是什么？试举两例说明它在完成一些运动技能时所起的作用？1．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，将反射性的引起躯干和四肢肌肉紧性的改变，这种反射称为状态反射。其规律是头部后仰引起上下肢及背部伸肌紧性减弱，屈肌及腹部的紧相对加强，四肢弯曲，头部侧倾或扭转时，引起同侧上下肢伸肌紧性加强，异侧上下肢紧性减弱。

2．体操运动员进行后手翻、后空翻或在平衡木上做动作时，如果头部位置不正，就会使两臂伸肌力量不一致，身体随之失去平衡，常常导致动作的失误或无法完成动作。又如举重时，提杠铃至胸前瞬间头后仰，可借以提高肩背肌群的力量，能更好的完成动作。

5．中枢化学突触与神经肌肉接头相比有何功能特点？

1．一根纤维只与运动神经元轴突的一根分支形成一个接头，但一个中枢神经元一方面与多个神经元的神经末梢形成突触，另一方面，它的突触又与多个神经元形成突触。

2．脊椎动物骨骼肌终板只接受兴奋性传入，但中枢神经元不仅接受兴奋，也接受抑制性传入。

3．参与神经肌肉接点传递只有一种递质和激活一种受体，但在中枢除了递质外，被公认的递质已有8—9种之多。

4．在正常情况下运动神经元发出的一个动作电位即可在所支配的肌纤维引起一个动作电位，但中枢神经元本身则需同时接受五十个以上由上位兴奋性神经元传来的动作电位的作用方

可致下位神经元产生一个动作电位。

5．与神经肌肉接头相比，中枢突触有高度的可塑性，这对学习与记忆功能极为重要。

6. 受体是如何进行分类的，它具有哪些特征？

1．受体是指那些在细胞膜以及细胞浆与核中对特定生物活性物质具有识别并与之结合而产生生物效应的大分子。

2．受体有两个主要的功能，即能选择性的识别递质和激活效应器。按所选择识别的递质不同将它们分为乙酰胆碱受体、谷氨酸受体、甘氨酸受体、r-氨基丁酸受体、5-羟色胺受体、组胺受体以及识别各种神经肽受体。另一方面，又可按它们作用于效应器的分子机制将其分为直接调控离子通道活动的离子通道型受体和间接调控离子通道活动的代调节型受体。它具有饱和性、特异性和可逆性。

什么叫神经营养因子，主要的神经营养因子有哪些，它们有何功能特点？

这种促进神经生长的、可溶性蛋白质叫做神经营养因子。

1．主要的神经营养因子有脑源性神经营养因子、神经营养素－3、神经营养素－4、神经营养素－6、睫状神经营养因子和胶质细胞源性神经营养因子。

2．神经营养因子均属于可溶性的多肽因子，其表达是一个动态的，且具有周期性的过程；它不仅来源于靶细胞，也来源于传入神经元及神经鞘细胞，甚至来源于支配神经元本身；其作用方式具有多样性、多效性和特异性；不同的神经营养因子可以结合同一受体或亚单位。9．视网膜是如何对信息进行处理的？色觉信息又是如何进行编码的？大脑皮质对视觉信息是如何进行综合处理的？

1．视网膜的光感受器包含视锥细胞和视杆细胞，是视觉系统中对光敏感、接收光的部位。视杆细胞的光感受器介导暗光视觉，视锥细胞的光感受器在亮光下活动，主司色觉。两种细胞的外段均含有整齐排列的由双层脂膜组成的小膜盘，光感受器外段膜盘含有对光敏感的视色素，这些色素在光作用下发生的一系列光化学变化是视觉得基础。视网膜上除了光感受器外，还有水平细胞、双极细胞、无长突细胞和神经节细胞，水平细胞和无长突细胞分别在外网状层和网状层沿走向起着信息的整合作用。网间细胞胞体位于核层，突起在、外网状层中广泛伸展，形成突触联系，从而为视网膜中视觉信息提供了一条离中的反馈通路。感光细胞接受光刺激将光能转换为电能，这种电变化传导到水平细胞、双极细胞和无长突细胞，引起超极化型慢电位或去极化型慢电位。这些慢电位由产生部位向突触前膜处作电紧式的扩布，就会影响突触前膜处递质释放量的变化，从而引起下一级细胞产生慢电位变化。两种形式的慢电位总和后使神经节细胞的静息电位去极化到阈电位水平，即可产生“全或无”式的动作电位，这些动作电位作为视网膜的最后输出信号传向中枢。

2．在光感受器这一水平的颜色信息是以红、绿、蓝三种不同的信号进行编码的。但是三种视锥信号并非通过专一线路向中枢传导，而是编码为拮抗成对的形式。例如在视网膜的水平细胞层，对来自绿敏视锥的信号和红敏视锥的信号既呈现拮抗反应。

3．脑通过某种机制把在皮质不同区域独立完成的信息（颜色、运动、形状、亮度等）处理综合起来。在这个过程中必须要有选择性“注意”的参与，即通过对周边感受器所接受的感觉信息的过滤、筛选，对信息进行取舍，突出对生存和生活有重要意义的视觉目标。经过注意过程处理后的视区的相互关系，就形成了对该视觉目标感知的基础，最终形成综合的视知觉。

10．声音——机械能刺激是如何通过毛细胞的换能作用将声波转化为电信号的？

听觉通过外耳道、鼓膜、听骨链及镫骨底版传到外淋巴后，部分机械能推动外淋巴从前庭阶经蜗孔及鼓阶到圆窗。另一部分机械能则通过外淋巴作用到前庭膜，再经淋巴传到基底膜，引起基底膜振动，并以波的形式沿基底膜向前传布。从声学观点来看基底膜的不同部位会起到带通滤波器的作用。就是说，频率不同的声波将选择性的通过相应的带通滤波器，传输低