运动生理学教案

《运动生理学》教学内容绪论1.运动生理学运动生理学是研究人体在体育运动影响下身体机能变化规律的科学.2. 生命的基本特征新陈代谢兴奋性适应性生殖3.生理功能的调节方式及特点神经调节调节特点：迅速，精确体液调节调节特点：缓慢，持久，广泛。

自身调节调节特点：调节幅度较小，灵敏度较差。

4．运动生理学研究分类依据实验水平：整体水平系统和器官水平细胞水平和分子水平复习思考题1．什么是运动生理学？按研究水平划分，运动生理学研究有哪些？2．生命的基本特征有哪些？3．生理功能的调节方式及特点是什么？第一章肌肉的兴奋与收缩第一节神经肌肉的兴奋性和生物电现象一、兴奋和兴奋性概念1、兴奋：生物体对刺激的反应2、兴奋性：生物体具有对刺激发生反应的能力，称之为兴奋性。

二、引起兴奋的刺激条件一定的刺激强度持续一定的作用时间一定的强度-时间变化率（一）阈强度和阈刺激1、阈强度：通常把在一定刺激作用时间和强度—时间变化率下，引起组织兴奋的这个临界刺激强度，称为阈强度或阈值。

2、阈刺激：具有这种临界强度的刺激，称为阈刺激(Threshold Stimulation)，3、阈下刺激：强度小于阈值的刺激为阈下刺激。

4、阈上刺激：强度大于阈值的刺激为阈上刺激。

（二）强度—时间曲线1、强度—时间曲线：如果以刺激强度变化为纵坐标，刺激的作用时间为横坐标，将引起组织兴奋所需的刺激强度和时间的变化关系，描绘在直角坐标系中，可得到一条曲线，称强度-时间曲线。

2、基强度：刺激的强度低于某一强度时，无论刺激的作用时间怎样延长，都不能引起组织兴奋，这个最低的或者最基本的阈强度，称为基强度。

3、意义：强度-时间曲线揭示了组织兴奋的普遍规律，在体内一切可兴奋组织都可以绘制出类似的曲线。

三、兴奋性的评价指标1、阈强度2、时值时值：时值是以２倍基强度刺激组织，刚能引起组织兴奋所需的最短作用时间。

四、神经肌肉细胞的生物电现象（一）静息电位和动作电位1.静息电位安静时存在于细胞膜内外两侧的电位差，称为静息电位。

2.动作电位由外界刺激引起的膜电位的这种迅速而短暂波动，称为动作电位。

（二）静息电位和动作电位产生的机制离子学说。

该学说认为，生物电的产生依赖于细胞膜两侧离子分布的不均匀性和膜对离子严格选择的通透性及其不同条件下的变化，而膜电位产生的直接原因是离子的跨膜运动。

1、静息时膜主要对K+有通透性和K+的外流是静息电位形成的原因2、膜对Na+通透性突然增大和Na+的迅速大量内流（三）动作电位的传导1.无髓鞘神经纤维动作电位的传导方式——产生局部电流2.有髓鞘神经纤维动作电位的传导方式是跳跃式的。

3.动作电位在神经纤维的传导具有以下特征：①生理完整性。

②双向传导。

③不衰减和相对不疲劳性。

④绝缘性。

五、兴奋在神经-肌肉接点的传递神经-肌肉接点的结构：①接点前膜②接点后膜③接点间隙第二节肌肉收缩的原理一、肌纤维的微细结构肌肉的基本功能是收缩，而实现肌肉收缩功能的结构单位是肌细胞。

M线 Z线明带暗带图 1—6 肌纤维的结构模式图（一）肌原纤维在显微微镜下可见每条肌原纤维全长都呈现有规则的明暗交替，分别称明带（Ｉ带）和暗带（Ａ带）。

暗带中间有一个较透明的区，为Ｈ区，Ｈ区中间有一横向暗线，称Ｍ线。

而在肌肉收缩时缩短，明带中央有一条横向的暗线，称Ｚ线。

两相邻Ｚ线之间的区域为一个肌小节，它包括中间的暗带和两侧各二分之一的明带。

目前已肯定，肌小节是肌肉收缩与舒张的最基本单位。

二、肌肉的收缩机制——细肌丝向粗肌丝滑行滑行现象最直接证明是肌肉收缩时暗带长度不变，而明带的长度缩短，与此同时，暗带中央的Ｈ区也相应变窄，这种变化只能用粗、细肌丝之间的相对运动来解释。

三、单收缩和强直收缩（一）单收缩概念：整块肌肉或单个肌纤维接受一次短促的刺激后，先产生一次动作电位，紧接着所进行的一次机械性收缩，称为单收缩。

单收缩反映了肌肉收缩的最基本特征。

（二）强直收缩1、概念强直收缩：若增加刺激的频率，使每次刺激的间隔短于单收缩所持续的时间，肌肉的收缩将出现融合现象，即肌肉不能完全舒张，为强直收缩。

2、种类：强直收缩有两种。

（1）不完全强直收缩：一种在增加刺激频率时，肌肉未完全舒张就产生第二次收缩，肌肉收缩出现部分的融合，称为不完全强直收缩（2）完全强直收缩：如果继续增加刺激频率，使肌肉在前一次收缩期末就开始第二次收缩，肌肉收缩反应出现完全的融合，称为完全强直收缩。

第三节肌肉收缩的形式与力学特征一、肌肉收缩形式依肌肉收缩时的张力和长度变化，可将肌肉收缩的形式分为三类：缩短收缩、拉长收缩和等长收缩。

（一）缩短收缩1、概念：缩短收缩是指肌肉收缩所产生的张力大于外加的阻力时，肌肉缩短，并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式。

缩短收缩时肌肉起止点靠近，又称向心收缩。

2、种类：依据整个关节运动范围肌肉张力与负荷的关系，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（习惯上称等张收缩）：在整个收缩过程中给定的负荷是恒定的，而由于不同关节角度杠杆得益不同和肌肉收缩长度变化的影响，在整个关节移动范围内肌肉收缩产生的张力和负荷是不等同的，收缩的速度也不相同。

意义：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。

（2）等动收缩：在整个关节范围内肌肉产生的张力始终与负荷等同，肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。

意义：因而采用等动收缩形式发展力量可使肌肉在关节整个运动范围都得到最大锻炼。

（二）拉长收缩1、概念：当肌肉收缩所产生的张力小于外力时，肌肉积极收缩但被拉长，这种收缩形式称拉长收缩。

拉长收缩时肌肉起止点逐渐远离，又称离心收缩。

1、特点：肌肉收缩产生的张力方向与阻力相反，肌肉做负功。

2、意义：在人体运动中拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用。

（三）等长收缩1、概念：当肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉积极收缩，但长度不变，这种收缩形式称等长收缩。

2、特点：等长收缩时负荷未发生位移，从物理学角度认识，肌肉没有做外功，但仍消耗很多能量。

3、意义：等长收缩是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。

（四）三种肌肉收缩形式比较二、肌肉收缩的力学特征（一）后负荷对肌肉收缩的影响——张力与速度关系1、后负荷：肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力称后负荷。

2、张力-速度曲线：肌肉在后负荷作用下表现的张力与速度的这种关系描绘在坐标上可得到一条曲线，称张力-速度曲线。

如果以肌肉开始缩短的张力和初速度为指标，改变后负荷大小，会发现，后负荷越大，肌肉产生的张力也越大，肌肉缩短开始也越晚，缩短的初速度也越小，反之亦然。

3、张力和速度呈反比关系负荷，张力，速度；负荷，张力，速度；该曲线说明：在一定的范围内，肌肉收缩产生的张力和速度大致呈反比关系；当后负荷增加到某一数值时，张力可达到最大，但收缩速度为零，肌肉只能作等长收缩；当后负荷为零时，张力在理论上为零，肌肉收缩速度达到最大。

肌肉收缩的张力-速度关系提示，要获得收缩的较大速度，负荷必须相应减少；要克服较大阻力，即产生较大的张力，收缩速度必须缓慢。

图肌肉收缩的张力-速度关系4、机制：（1）张力取决于活化横桥的数目；（2）速度取决于ATP分解的速率。

研究表明，肌肉张力和收缩速度可能分别被两种独立的机制所控制，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。

当后负荷增大时，使更多的横桥处于活化状态，这样增大了肌肉收缩的张力，同时抑制了ＡＴＰ水解，降低了能量释放率，使收缩速度变慢。

收缩速度与活化横桥数目无关。

（二）前负荷对肌肉收缩的影响——长度与张力关系1、前负荷：前负荷是指在肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷，它使肌肉收缩前就处于某种被拉长状态。

前负荷，初长度改变前负荷实际上是改变肌肉收缩的初长度。

2、肌肉收缩的长度-张力曲线如果在坐标图上将肌肉在不同前负荷作用下长度与张力的变化绘制下来，就可以得到一条曲线，该曲线称为肌肉收缩的长度-张力曲线（图1-17）。

该曲线类似开口向下的抛物线，其顶点显示适宜初长度时，肌肉收缩产生的张力最大。

3、长度与张力关系初长度，张力，到某一点时，初长度，张力实验表明，逐渐增大肌肉收缩的初长度，肌肉收缩时产生的张力也逐渐增加；当初长度继续增大到某一数值时，张力可达到最大；此后，再继续增大肌肉收缩的初长度，张力反而减小，收缩效果亦减弱。

3、适宜初长度：通常把引起肌肉收缩张力最大的初长度称为适宜初长度。

4、机制：肌丝滑行理论，粗细肌丝适宜重叠，拉长时起作用的横桥数目增多，过度拉长，横桥数目减少图肌肉收缩的长度-张力关系（三）肌肉收缩能力的改变对肌肉收缩的影响肌肉收缩能力的改变：通常把可以影响肌肉收缩效果的肌肉内部功能状态的改变，定义为肌肉收缩能力的改变。

第四节：不同类型骨骼肌纤维的形态、功能特征一、骨骼肌纤维类型的区分慢肌（Ⅰ型）ST 红色快肌（Ⅱ型）FT白色二、不同类型骨骼肌纤维的形态、代谢和生理特征1、形态特征快肌纤维较粗，肌浆网发达。

接受脊髓前角大运动神经元支配，肌纤维数量多；快肌纤维以无氧能力高，乳酸脱氢酶活性高，肌糖原含量高；3、生理特征快肌纤维收缩速度快，力量大，易疲劳；慢肌纤维收缩速度慢，力量小，但不易疲劳。

复习思考题1.比较下列概念的涵义：兴奋与兴奋性；阈值与时值；静息电位与动作电位；不完全强直收缩和完全强直收缩。

2.刺激引起组织兴奋应具备哪些条件？3.简述静息电位和动作电位产生的原因。

4.比较兴奋在神经纤维传导的特点。

5.何谓肌肉收缩的滑行理论？6.试比较肌肉工作三种形式的特点？指出它们在体育实践中的意义。

7.分析肌肉工作的张力与速度关系、生理机制以及在运动实践中的意义。

8.分析肌肉工作的长度与张力关系、生理机制以及在运动实践中的意义。

9.简述不同类型骨骼肌纤维的形态特征、代谢特征和生理特征。

第二章呼吸概述：机体在新陈代谢过程中，需要不断地从外界环境中摄取氧并排出二氧化碳。

这种机体与环境之间的气体交换称为呼吸。

呼吸全过程包括三个环节：（1）外呼吸（2）气体在血液中的运输。

（3）内呼吸。

第一节肺通气肺通气是指肺与外界环境之间的气体交换过程。

一、肺容积和肺容量（一）肺容积肺容积由四个互不重叠的部分组成：潮气量，补吸气量，补呼气量和余气量。

（二）肺容量肺容量是肺的基本容积中两项或两项以上的联合气量。

肺活量最大吸气后，尽力所能呼出的最大气量为肺活量。

它是潮气量、补吸气量和补呼气量三者之和。

时间肺活量即在吸气之后，尽力以最快的速度呼气，计算第1、2、3s末的呼出气量占肺活量的百分数。

二、肺通气量1、每分通气量每分钟吸入或呼出的气体总量为每分通气量，其等于潮气量与每分钟呼吸频率的乘积。

2、最大通气量每分钟所能吸入或呼出的最大气量为最大通气量。