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运动生理学专题（ 研究生用）生理教研室目录第一专题 运动生理学进展第二专题 运动与骨骼肌生理第三专题 氧运输系统生理第四专题 有氧能力与无氧能力第五专题 运动与内分泌系统第六专题 运动与疲劳第七专题 运动技能的形成与改进第八专题 训练方法的生理学分析第九专题 训练以外的强力手段第十专题 生理机能的测试与评定第十一专题 运动能力的遗传与选材第十二专题 健身活动的生理基础第十三专题 运动与肥胖的生理学分析第十四专题 运动与免疫参考资料1运动生理学体育学院通用教材，人民体育出版社出版，第1版2实用运动生理学杨锡让 主编，北京体育大学出版社，1998.53运动生理学师范体育系通用教材，高等教育出版社出版，1999.7，第1版4优秀运动员机能评定手册浦钧宗等 主编，人民体育出版社出版， 1989.3，第1版5运动生物化学体育院系教材6高原训练的理论与实践翁庆章等 主编 ，人民体育出版社出版，2002.11，第1版7运动员选材8运动员身体机能生理生化指标的检测与评定9、运动生理学高级教程田野主编 高教出版社 2003.810、运动生理学进展 杨锡让主编 北体大出版 2000.8思考题：1运动生理学目前研究的热点问题有哪些？其意义如何？2运动生理学与你所学的专业有何联系，试举例说明。3简述运动与肌纤维类型的关系。为什么优秀跑步运动员的肌纤维数目有很大差异？4试述力量的训练方法及训练原则。决定力量大小的生理学基础。5举例说明三种肌肉力量（等长、等张、等速）的测量方法，改进设想。6说明运动性贫血的判断标准、可能产生的原因及纠正办法。7不同全力运动时血糖浓度的变化特点。8说明长期训练对心血管系统的影响。9说明评价心脏功能的指标及意义。10说明三种供能系统与运动项目、运动时间及运动强度之间的关系。11说明有氧（无氧）能力的评价指标、正常值及测量方法。12说明疲劳产生的原因、判断方法及恢复措施。13运动技能是如何分类的？ 14依据生理学原理，并结合训练实践，谈谈如何改进运动员的运动技能？15说明训练方法的生理学依据（持续、间歇、重复、无氧阈、高原）。16除训练外，还有哪些增加体力的好方法？17简述机能评定的一般方法，并设计一个运动员（长跑、短跑、跳跃等）生理机能评定的方案。18简述运动能力遗传的规律。主要形态和机能指标的遗传度。19简述运动员选材的方法。20简述健身活动的生理作用及健康评价方法。21运动处方的概念、分类及制定程序22简述身体成分的测定方法。23肥胖发生的机理与减肥措施。24运动对人体免疫功能的影响。25. 试述现代科学技术的发展对运动生理学的影响第一专题 运动生理学进展一、 历史与现状（一） 运动生理学简史 运动生理学通常分为锻炼运动生理学、运动训练运动生理学120世纪初，距今约100多年，Hill（希尔，英）运动生理学之父；成果：三部名著，肌肉活动、人类的肌肉运动影响速度与疲劳的因素、有生命的机械。某些观点至今仍是正确的。Henderson成果：建立了疲劳研究室（1927），培养了15个国家的学者。领域：耐力、高原、气体、年龄。Krestovnikoff（克列斯托夫尼柯甫，前苏联） 巴普洛甫、维柯甫列克夫成果：运动生理学论文集阐述了各项运动的生理学特点，对科学训练起重要作用。BainBridge（班布里奇，英）成果：肌肉运动生理学论述了肌肉运动的机械装置、氧与能量供应的调节机制。吉田章信（日）成果：运动生理学亚洲早期代表作。猪司道夫2 20世纪50年代，硕果累累。北欧著名生理学家：Astrand（奥斯特兰德）、Saltin（萨尔庭）、Essen（埃森）、Rodahl（罗达尔）。成果：运动与有氧能力、心肺功能的理论及在实践中的应用。3还应记住以下几位学者Meyerhof（梅耶霍夫）：糖酵解、供能理论Bergestrom（伯格斯特龙）：肌肉活检技术Huxley（赫希里）、Hanson（汉森）：肌丝滑行学说Asmussen肌肉力学 Nielsen 体温控制 Costill （美）Armstrong4中国，蔡翘，运动生理学（1940）50年代以来，有了很大进展，主要成绩为，建立学科、成立专门的研究机构。如各体育院校的运动生理教研室，各体育研究所的运动生理研究室等。5 与运动生理学有关的大型学术会议全国体育科学大会全国体育教学论文报告会全国体育科技工作者学术会亚科会奥科会全国应用生理学术会生理科学年会其他相关的重要学术会6.学术期刊中国：中国应用生理学杂志 中国运动医学杂志 体育科学 各体育院校学报、各研究所办的体育科技 国外：Medicine and Science in Sports and Exercise Journal of Applied Physiolog7. 学术组织 国际运动医学联合会 美国运动医学学会 亚洲运动医学联合会 中国体育科学学会运动医学专业委员会（二） 运动生理学研究热点（新教材P10）1、有氧能力：（1）VO2max（最大摄氧量） 直接法（采用气体分析仪），间接法（查表法、列线图法、公式法等） VO2max平台时间、VO2max平台功率等（2）无氧阈（AT）乳酸无氧阈（LAT） 通气无氧阈（VT） 个体无氧阈（ILAT）2无氧能力 (1)无氧功（2）氧债 对氧债学说的认识创立者：希尔、梅耶霍夫、马格利亚（Margria）；20世纪30年代。争论者：彭奇、布鲁克斯（Brooks）、盖塞（Gasser）、哈立斯（Haris）等，提出：用“运动后过量氧耗（EPOC）”代替“氧债”概念。3、运动性疲劳Mosso（莫索）1880年提出Karpovich（卡波维奇） 1982年第五届国际生化会议上，疲劳是工作本身引起的工作能力下降的现象多因素综合作用，多层次研究，机理、诊断、延缓与恢复 4骨骼肌收缩蛋白与代谢DMOS,EIMD（运动性肌肉损伤）再生、治疗Ca2、自由基、酶活性、生物膜、收缩蛋白、基因表达5。肌纤维类型Ranvier（让威尔，1983）用电刺激证明红、白肌Bergestrom（伯格斯特龙，1962）：肌肉活检技术选材、无损伤测量、机理：对运动的适应6心血管机能，重塑 心脏功能Rost（罗斯特，德，1975）超声心动图 心功能的无创测量 STI(ECG、心音图、颈动脉搏动图) 7自由基代谢Harman（哈曼） 提出自由基学说产生的原因：3点 产生增加，清除下降、某些物质可氧化生成（CC、 Hb 、Mb 、CA）自由基损伤：贫血、疲劳、延迟性肌肉酸痛（DOMS）、血尿、尿潜血8控体重肥胖：机理，评价方法；减肥方法 中枢调定点机制，神经内分泌机制 肥胖基因（ob） 瘦素(Leptin)9生理机能评价 监控选材医务监督，预防损伤等判断疲劳程度控制训练负荷挖掘有效评价指标，创建科学评价体系（运动员、健身者）10.科学选材11.健身理论与方法免疫：运动对免疫机能的影响（强度，形式）评价抗衰老、体成分、慢性病（消化、糖尿病、心疾病）（三）运动生理学发展的趋势1层次不断深入（纵），范围不断扩大（横）纵向：整体系统器官组织细胞亚细胞分子骨骼肌（心肌）：超微结构，蛋白质，酶，重要离子，自由基等线粒体：膜，呼吸链，酶自由基等血管内皮：弹性，一氧化氮（NO）内分泌、免疫：瘦素（Laptin）基因选材等横向：学科相互渗透，扩展 运动生化 运动医学：肥胖、损伤 康复医学：心血管、神经、肌肉、消化、内分泌等 其他学科：细胞分子生物学、遗传学、应用生理学等2 研究方法日益创新（1）新仪器、新技术、新方法不断涌现核磁共振（NMR）光谱技术：获得身体某个横断面的图像，测定活体内小分子物质浓度。阳离子放射技术（PET）：获得有关组织影像，组织物质代谢数据质谱分析技术：分析呼出气、代谢产物的成分放射免疫技术：免疫分析、激素测定高效液像色谱技术：物质含量分析超声诊断技术：基因扩增（PCR）技术: 聚合酶链反应技术计算机技术：数据处理、图像分析、辅助教学、互联网等（2）不断创立简易的测试方法VO2max的间接测量方法肌纤维类型的间接测量法心功能的间接测量法3。应用性研究越来越受到重视（1）竞技运动方面监测运动员的生理机能，合理安排运动负荷探索加速运动员机能恢复的手段寻找最佳的选材指标及方案（2）全民健身方面运动与抗衰老运动与免疫运动与体成分：减肥运动与疾病：消化、心血管、呼吸科学健身方法：运动处方（3）强壮物质与技术对生理机能的影响兴奋剂（Doping）、中草药、干扰素、遗传工程4、 整体化趋势与其他学科互相影响、互相渗透，形成一个统一的、发展的整体。生理学、生物化学、细胞生理学、分子生物学、遗传学等，例如：配体受体的信息传递（突触、神经肌肉接头、激素信息传递） 肌丝滑行学说本质：不断分化和不断综合这两种互相对立、互相联系的趋势之间的矛盾运动。（1）纵向分化和纵向综合；（2）横向分化和横向综合（边缘，横断）5、数学化趋势越来越广泛地使用数学工具1 统计学知识的应用2 数学模型的应用建模方法：（1） 根据已知的关系建立数学模型（2） 运用概率论或数理统计方法估算参数（3） 把估算值和观察资料对照，进行验证（4） 根据已经估算出的参数值方程式，求出预期变量值，即预测未来变化趋势。常用的数学理论：概率论，集合论，矩阵论，图论，运筹学，数理逻辑，灰色系统，“三论”（系统论、信息论、控制论）第二专题 运动系统生理一、 骨骼肌生理（基础）（一） 从神经元兴奋到肌肉收缩的全过程运动神经兴奋神经肌肉接头肌细胞膜兴奋兴奋收缩耦联肌纤维收缩不详之处：神经肌肉接头：Ca2如何引起小泡释放？Ach被分解的诱因？耦联处： 横管兴奋如何引发Ca2释放？滑行学说：横桥连续摆动原理；放松时肌丝滑行的情况。（二） 肌肉的收缩形式1缩短收缩缩短收缩是指肌肉收缩所产生的张力大于外加阻力时，肌肉缩短，并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式。又称向心收缩。如进行屈肘时，主动肌就是做缩短收缩。根据在整个关节运动范围内肌肉张力与负荷的关系，缩短收缩又可分为非等动收缩和等动收缩两种。非等动收缩（又称等张收缩），在整个收缩过程中负荷是恒定的，由于关节角度的变化，引起肌肉收缩力与负荷不相等，收缩速度也变化。等动收缩是通过专门的等动练习器来实现的。在整个关节范围内肌肉产生的张力始终与负荷相同，肌肉能以恒定速度或等同的强度收缩。 肌肉作正功2拉长收缩当肌肉收缩力小于外力时，肌肉虽然在收缩，但却被拉长，这种收缩形式称拉长收缩。又称离心收缩。在人体运动中，拉长收缩起着制动、减速和克服重力等作用。肌肉作负功还有一种收缩形式叫超等长收缩。例如，跳深练习。肌肉作负功3等长收缩 当肌肉收缩力等于或小于外力时，肌肉虽在收缩但长度不变，这种收缩形式称等长收缩(isometric contraction)。等长收缩时，肌肉做内功，对运动环节固定、支持和保持某种身体姿势起重要作用。 肌肉只作内功 外功0（三） 肌肉收缩的力学分析1 FV曲线（后负荷，外因）肌肉开始收缩时所拉动的负荷或克服的阻力称后负荷（afterload）。如果其它条件不变，随着后负荷的增大，肌肉缩短前产生的最大张力和达到最大张力所需的时间均增加，而肌肉开始收缩的初速度和缩短的最大长度均减小。从曲线中至少可以看到两点规律：（1）由功率的计算公式P=FV可知，后负荷过大或过小都会使肌肉的功率减小。（2）要使动作速度快，训练负荷必须相应减小；要使肌肉获得更大的力量，收缩速度应减慢。训练可改变肌肉收缩的张力速度曲线。有训练者FV曲线右移。张力大小与活化的横桥数目有关；收缩速度取决于能量释放速率、ATPase活性，与横桥数目无关2 LF曲线（前负荷，初长度，外因）前负荷（preload）是指肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷，改变前负荷实际上是改变肌肉收缩的初长度。通常把引起肌肉产生最大收缩力的初长度称为最适初长度。一般认为，人体肌肉的最适初长度稍长于肌肉在身体中的“静息长度”，此长度被认为接近在人体自然条件下最大可能的伸长。例如，投掷标枪。3肌肉收缩能力(内因)肌肉收缩能力是指肌肉本身的收缩能力（内因）。影响因素：（1）增加因素：如Ca2、咖啡因、肾上腺素等体液因素； T（2）降低因素：如缺氧、酸中毒、肌肉中能源物质的大量消耗。二、肌纤维类型与运动能力（一） 分类表2-1 肌纤维分类对应表快肌（FT）白肌b快缩白FGa快缩红FOG慢肌（ST）红肌慢缩红SO（二）形态功能特征表2-2 肌纤维类型的形态学特征形 态 学 特 征型（慢肌）型（快肌）在一块肌肉中的位置肌纤维的直径肌纤维数量肌浆网（内质网）突触小泡-运动神经元神经肌肉接点终板面积肌节Z线宽度毛细血管网血液供给神经支配比深部细少不发达少小后膜无皱折小较宽较丰富多少表浅粗多发达多大后膜有皱折大较窄不太丰富少多表2-3 肌纤维类型的生理学特征生 理 学 特 征型（慢肌）型（快肌）运动神经元兴奋性运动神经元传导速度静息电位肌纤维潜伏期单收缩时间肌张力肌肉收缩能量供给疲劳程度高2-8m/s20-30mV长长小有氧为主不易疲劳低20-40m/s80-90mV短短大无氧为主易疲劳表2-4 肌纤维类型的代谢特征代谢 特 征型（慢肌）型（快肌）蛋白质合成能力肌红蛋白含量氧化糖的能力线粒体含量氧化脂肪能力甘油三脂含量无氧代谢能力ATP酶活性磷酸肌酸激酶活性乳酸脱氢酶活性最大乳酸产量强多高多大3倍小1倍1倍1倍低弱少低少小1倍大3倍1.3倍2.0-2.5倍高（三）不同肌纤维在肌肉中的分布慢肌：一般成年男女，占4458快肌：快A占大部分；快B少；快C占23功能：维持姿势的肌肉中慢肌多，如比目鱼肌（ST，89） 以动力为主的肌肉中快肌多，如肱三头肌（ST，43）性别：未统一，有人认为男子的慢肌较女子高年龄：青少年期无差异，在2029岁，慢肌增加，快肌减少遗传：单卵双生子之间的肌纤维分布一致；双卵分布一致性差。遗传度：男，99.5；女，92.2（四）骨骼肌纤维的类型与运动的关系1运动员的肌纤维类型优秀运动员的肌纤维百分组成具有明显的运动项目特异性。应当指出的是，运动员的肌纤维构成并不是决定运动成绩的唯一因素，它只是影响运动成绩的因素之一。优异的运动成绩最终是由生理、生化、心理和生物力学等各方面因素共同作用的结果。2训练对肌纤维的影响（1）运动训练对肌纤维类型的转变的影响 两种观点： “遗传学派”和 “训练适应学派”。遗传因素可能起主要作用。原因：肌纤维百分组成的遗传度多数在90%以上；快慢肌的转化主要发生在型肌的亚型中，且变化范围小于10%。（2）运动训练对肌纤维的面积和数量的影响 经常进行运动训练或体育锻炼，可使骨骼肌组织壮大(enlargement)。这种壮大产生的原因有两个方面：肌纤维增粗，即肥大(hypertrophy)；肌纤维数目增多，即增生（hyperplasia）。但主要是第一种作用。就肌纤维肥大而言，不同形式的运动可优先引起骨骼肌中某种肌纤维产生肥大，这种现象称为肌纤维的选择性肥大。（3）训练对肌纤维代谢特征的影响 训练对肌纤维有氧能力的影响 耐力训练可使肌纤维中的线粒体数目增多，体积增大，容积密度增加，使线粒体中的有氧代谢酶活性增加，因而使肌纤维的有氧氧化能力提高。力量训练使肌纤维的面积大大增加，而线粒体却未相应增加。因而，力量训练不仅无法增加肌肉的有氧能力，甚至可能降低肌肉的有氧能力。训练对肌纤维无氧能力的影响 短跑运动员乳酸脱氢酶最高，长跑运动员最低，其它项目介于两者之间。训练对肌纤维影响的专一性 训练所引起的肌纤维的适应性变化，具有很明显的专一性，这不仅表现在不同的运动专项或不同训练方式上，而且也表现在局部训练上，即使同一个体，各部肌肉的活动程度不同，反应也不同。3、肌纤维的动员三、力量素质的生理基础（一）骨骼肌的形态及机能特点 1肌肉的生理横断面积：收缩蛋白增高 肌浆增多 相关组织增多 肌肉生理横断面积是指垂直通过某一块肌肉所有肌纤维的横断面积，它是影响肌肉力量的主要因素。研究表明，肌肉横断面积的大小取决于肌纤维的数量、肌纤维的直径和肌纤维的排列方向。 力量训练可引起肌肉体积和横断面积增大，主要是由于肌纤维横断面积增大的结果。其中主要是肌纤维内收缩蛋白增加所致。其含量的增加不仅可使肌原纤维直径增粗，而且能使肌原纤维数目增加。这种肌原型功能肥大可能是由于某些激素（如生长素、雄性激素等）促使氨基酸向肌纤维内转运速度加快、导致蛋白质合成增加的缘故。力量训练过程中，随着肌肉体积的增大还可引起一系列生物化学变化。例如力量练习可以增加肌红蛋白、肌糖原及磷酸肌酸的含量，提高三磷酸腺苷酶、磷酸果糖激酶的活性。2肌肉长度：（1）自然长度 （2） 外力改变的长度 在自然状态下肌肉的长度越长，所含的肌小节越多，故肌肉产生的力量越大。研究发现， 肌肉长度与其横断面积及体积的发展潜力有关。例如两个人肱二头肌的长度分别是30cm和20cm，前者肌肉长度是后者的1.5倍。那么前者肌肉横断面发展潜力是后者1.52=2.25倍，肌肉力量发展潜力是后者1.53=3.375倍。由于肌肉长度主要受遗传的影响，因此肌肉长度可作为运动选材的参考指标。 3肌肉结缔组织 肌肉结缔组织是肌肉的弹性成分，主要包括肌束膜、韧带和肌腱三个部分。长期的力量训练对肌肉结缔组织产生牵拉刺激，使其增厚、增粗而坚实有力，具体表现为肌束膜增厚，肌腱和韧带组织增粗，肌腱与骨骼附着点结合力增强，抗牵拉力量增大等。 4肌纤维类型：运动单位（MU） 快肌力量大 慢肌耐力好人体肌肉中快肌纤维横断面积及百分组成较高的个体，其肌肉收缩力量也较大，但是在上述两种因素中快肌纤维的横断面积对力量影响更为明显。对于同样数量肌纤维的肌肉而言，快肌纤维百分率越高，其收缩时产生的力量也越大。此外，由于支配慢肌纤维的运动神经元兴奋阈值较低，因此较小的刺激即可使其兴奋，从而使其支配的肌纤维产生较小的收缩力量；而支配快肌纤维的运动神经元兴奋阈值较高，所以需要较大的刺激才能引起兴奋，故快肌纤维收缩时产生的力量较大。5.肌肉的收缩速度 决定于后负荷于ATPase有关，与横桥数目有关 （三）统的调节能力 1中枢神经系统的募集能力：募集（2080） 神经冲动大于80 中枢神经系统通过改变发放神经冲动的强度和频率来影响肌肉的收缩力量。研究表明，当肌肉克服相当于最大肌力20%80%的阻力负荷时，肌肉力量的增加主要依赖神经系统的募集作用来实现；当阻力负荷超过80%时，主要通过提高神经冲动的频率来完成。例如，有训练的优秀运动员，在最大用力收缩时，神经系统可以动员90%的肌纤维参与收缩，而训练水平较低的运动员只有60%的肌纤维参与收缩。 2. 神经系统的协调能力：协调四种肌肉中枢神经系统在调节肌肉收缩活动时，除主动肌兴奋收缩外，还需协同肌的配合及对抗肌的放松。实验证明，长期的力量训练，可使大脑皮质支配肌肉活动的神经中枢在时间、空间上准确而及时地产生兴奋与抑制，并在完成动作过程中兴奋和抑制能够适时转化，使主动肌、协同肌及对抗肌之间的协调能力得以提高。3肌肉感受器对中枢神经系统的影响：本体感受器的敏感度（三）生物力学因素 如骨杠杆的机械效率、关节运动的角度等。（四）.激素 如生长素（GH）、胰岛素样生长因子（IGF-I）睾酮（T）四、力量训练的原则（一）超负荷原则 超负荷是指练习时所采用的阻力负荷超过本人已经适应的负荷，或超过平时训练的负荷。该训练原则的生理机制是：当负荷较小时，中枢只能募集兴奋性较高的小运动单位参与收缩；当负荷增大时，中枢募集的运动单位逐渐增多，较大的负荷会对中枢神经系统产生强烈的刺激，使运动中枢发出更强的信号，募集更多、更大的运动单位参与收缩，从而产生较大的力量。 通常低于最大负荷80%的力量练习对提高最大肌力不明显。但是，如果负荷过大，不但达不到良好的训练效果，反而容易发生运动损伤，不利于提高肌力。（二）渐增负荷原则 渐增负荷原则是指力量练习过程中，随着训练水平的提高，肌肉克服的阻力逐渐增加的训练原则。随着肌肉力量地增加，原来的超负荷已经变成了小负荷，此时克服该负荷已不需要动员大量的肌纤维参与收缩。如果不增加负荷，那么肌肉力量就不能继续增加。渐增负荷大小可因个体训练水平而定。（三）有效运动负荷原则有效运动负荷原则是指以足够大的运动负荷和足够长的运动时间进行力量练习的训练原则。通常将导致身体产生运动痕迹和训练效果的最小运动强度称为靶强度，此时的心率称为靶心率。正常情况下每次力量练习应有不少于三组接近或达到肌肉疲劳的力量练习，才能使肌肉力量得到提高。（四）专门性原则 专门性原则是指训练手段应尽量和专项力量的要求及专项技术结构相一致的训练原则。其生理机制是：不同的动作结构、不同的肌肉活动形式对神经系统的协调、运动单位的募集以及局部肌肉代谢特征的影响不同。这种一致性可表现在身体的姿势、动作的幅度、方向、节奏及速度等方面。而且力量练习还应考虑不同运动项目对力量能力的需求程度。 （五）合理练习顺序原则合理练习顺序原则是指力量练习过程中先练习大肌群，后练习小肌群，前后相邻肌肉练习避免使用同一肌群的练习原则。由于大肌群不易疲劳，因此练习过程中应从大肌群开始到小肌群。对此，Fox提出了一些主要肌群的练习顺序：大腿和髋部；胸和上臂；背和大腿后部；小腿和踝；肩带和上臂后部；腹部；上臂前部。 （六）系统性原则系统性原则是指力量练习应进行全年系统性安排的训练原则。训练频率愈高，肌肉力量增长愈快，停止训练后肌肉力量消退也愈快；训练频率较低，训练时间较长，肌肉力量增长也较慢，但力量保持时间相对较长。研究表明，力量增长后如果每2周训练1次，肌肉力量可保持原增长水平；每6周训练1次，可保持较长时间；不进行训练，30周后原增长水平完全消退。五 、力量训练的规律1.适应性 训练刺激反应适应 结构与功能的改变。初期力量增长阶段 后期力量增长阶段2.循序渐进性（超负荷原理）3.周期性原理（内容，训练时间，素质发展规律）4.恢复原理（训练超量恢复训练）5.特异性（个体化原理） 参与的肌肉群 活动模式 关节活动范围 训练速度 肌肉收缩模式6.左右交叉效应7.效应减退：停训，复训（可逆性）8.力量训练中的多元化 9.全面发展原理：基础力量训练与专项力量训练的关系六、肌力的测量与评价（手册P118112）1等长测力法（静止测力）：在测试过程中，肢体肌肉或肌群进行静止收缩，无关节活动。常采用测力计测量；如握力、背力、屈肘力、腿部蹬力等。2等张测力法（动态测力）：在等张测力过程中，肢体肌肉或肌群在关节活动中进行收缩。测试时，所给予的重量不应超过运动员关节活动中所能承受的范围，否则会造成损伤。常用杠铃、哑铃作为器械，采用卧推、挺举、负重蹲起等作为测试手段。（1）等张肌力评定（表1，P119）：采用“一次测试值”（1RM Value），每次增加的重量不应超过24kg。（2）等张耐力评定(表2，p120)：无理想办法。一般以受试者所能举起最大重量的70进行测试。普通人一般能举1215次，运动员一般能举2025次。3 等速测力法（动态测力）：仪器为Cybex（系列）等速测力系统。速度范围：103000/s。测量指标为：关节力矩（Nm）和角度。以膝关节为例：慢速肌力（600/s）、中速肌力（1800/s）快速肌力（2400/s）和耐力（2400/s,屈伸膝30次，计算耐力指数）三种测力方法的区别速度阻力等长测力固定不动（00/s）固定等张测力变化，未知的固定等速测力可固定（13000/s）变化，可自动调节七、肌电图（EMG）（杨P8293）1 概念2 引导电极：针电极，点电极3 运动单位（Motor Unit）（杨P4043）动力性运动单位，静力性运动单位4 表面肌电图常用指标：定性：波幅、频率、包络特征等；定量：IEMG（积分肌电图；定时，定幅）、RMS（均方根振幅）、MVC（最大肌力）、MPF（平均功率频率）、FC（中心频率）5 应用：（1）测神经传导速度，用诱发肌电图。（2）评定训练水平（评123）：如动作的协调性，力量的训练效果（肌肉作最大用力，IEMG或定量负荷收缩，IEMG），肌纤维的动员能力等。（3）评定神经肌肉的疲劳程度：低频疲劳（20Hz）：由于偶联机能下降；高频疲劳（80Hz）：由于神经肌肉接头传导障碍造成。另外，疲劳时，肌电频率下降，频谱包络线左移。（4）分析动作结构（结合高速摄影） 高速摄像八、运动负荷的生化评定（个体差异较大）（材料，P21,41）1常用指标：（血清中）（1）CK：creatine kinase ，男10100IU/L；女1060IU/L 肌CK：血CK5105：1 强度依赖性，定量负荷，优者少，最大负荷，优者高 CKMM （2） LDH:Lactic Dehydsogenase ， 125290IU/L LDH5:肌型 LDH1：心型（3）Mb：（肌红蛋白Myoglobin）,0.35-4.97nmol/L. （尿中）3-甲基组氨酸，138225mol/L/24h2评价要点：（1）训练后血清酶活性的大小与恢复的快慢，可反映训练负荷的大小及身体适应的情况；（2）大负荷训练23天后，血清CK仍高于200IU/L时，表明负荷较大，身体尚未恢复；（3）应排除由于心肌损伤造成的血清酶增加的可能性，再判断骨骼肌负荷更合理。3运动性肌损伤（EIMI）判断：（1）肌肉疼痛；（2）CK；（3）血清Mb；（4）尿3-甲基组氨酸（3-MH）排出量。（材料，P48）说明：3-MH是肌动蛋白和肌球蛋白分解的代谢产物，99从尿中排出，正常值：138225mol/L/24h。大强度运动后才出现，运动后25天才出现明显变化。运动与骨骼肌研究中存在的问题：1.神经肌肉接头处信息传递的机理2.肌丝滑行原理3.钙离子代谢4.运动与收缩蛋白的关系（表达、药物）5.肌膜及肌细胞内的信息转导6.不同运动模式的适应性变化7.不同运动模式的肌肉能力得测试与评价8.肌纤维类型的无损伤检测9.肌肉酸痛的机理与防治第三专题 氧运输生理一、 运动与血液（一） 运动对血流量的影响1 血量（78）循环血量和储存血量2 血流量：运动时，发生血流的重新分配，意义：（1）提高有限血流的利用率；（2）维持各器官的血压。一般地，骨骼肌420倍；心肌35倍；内脏、皮肤25倍；脑血流几乎不变。有人曾经推算，人在作剧烈运动时，由于内脏器官、皮肤和不参与运动的肌肉的阻力血管收缩，可以从心输出量中省出大约3L/min的血液，分配至运动的肌肉。如果动脉血的氧含量为20ml%，则即使心输出量不增加，仅通过血流量的重新分配，就可向运动的肌肉多提供600ml/min的氧。3 血容量：包括血浆容量和血细胞容量（1）短时间大强度运动：总血容量，但血细胞容量大于血浆容量，致血细胞浓度。（2）长时间耐力运动：血容量的变化视血浆水分转移而定。血细胞浓度可因出汗而增加，因溶血而减少。（二） 运动对RBC、Hb的影响（新教材P72，手册P63）1一次性运动：（1）短时间大强度运动，RBC、Hb、压积，且运动量越大，增加越明显。其原因是贮血库中的浓缩血释放到血中。（2）长时间运动，也可使RBC。原因：排汗（浓缩）、代谢产物（乳酸、K+等）增加。2长期训练：长期训练（安静时）后，RBC并不高，有的甚至低于正常值，称为运动性贫血（男120g/L；女105g/L）。产生的原因：（1）运动引起的高血浆容量反应（假贫血）；（2）蛋白质、铁缺乏 （真）；（3）运动引起RBC破坏（溶血，真）。溶血的产生原因：A、RBC膜过氧化加剧；B、RBC能量供应不足；C、血液酸化；D、血浆渗透压改变；E、激素水平变化（如E使溶血因子）。3使用Hb指标时应注意的几个问题：（1）运动员Hb含量最低值不应低于全年最低值的80；（2）Hb含量存在个体差异，还因季节、生物节律而波动；（3）Hb含量恢复的“最佳期”并不出现在超量恢复期；（4）Hb指标主要适用于有氧训练成绩的评价。4运动对RBC流变性的影响：RBC流变性指标有：渗透脆性、悬液粘度、压积、滤过率、电泳率等。（1）一次性极限强度运动，滤过率、变形性、粘度，可持续1h以上；（2）超距离运动，滤过率1020、渗透压；（3）系统训练后，安静RBC变形能力。（三） 运动对WBC的影响1 运动中WBC增加的三个时相表31 肌动白细胞增加时相时 相中性粒细胞（%）嗜碱性粒细胞嗜酸性粒细胞淋巴细 胞单核细 胞白细胞总数109/L幼稚、杆状、分叶安静时12 25 55650.512525303.84.010.0淋巴细胞时相12 25 44550.512540503.810.012.0中粒细胞时相12 20 65750.511123.816.018.0中毒再生段12 1012 600.5105103.830.050.0变质段12 26 600.5105103.820.025.02 运动后即刻WBC总数和淋巴细胞数的增幅与负荷成正相关，而与持续时间关系较小。30分钟以内主要是淋巴细胞增加。3恢复：运动强度越大，持续时间越长，WBC恢复越慢。（四） 运动对血小板的影响1 一次性剧烈运动后即刻：数量、活性、平均容积、聚集趋势均增加。2 运动后，粘附率和最大聚集率均增加。3 数目的增加，只在大强度下发生。（五） 运动对血凝和纤溶能力的影响1 一次性运动：血凝系统、纤溶系统机能均增加。与肾上腺素有关。2 长期训练：凝血能力未变，而纤溶能力（ELT）增加。二、 运动与循环（一） 一次性运动时循环功能的变化1 每分输出量（CO）：（1）随负荷增加，但有最大值，还与VO2基本成正比；（2）定量负荷时，运动开始13分钟，CO即可达到稳定值；（3）仰卧位CO值较大。2 每搏输出量（SV）：（1）当HR为120140次/分时，SV最大，在短时间内（510分）可由（7080ml）增加到（180190ml），后持续稳定。（2）在“三态”下，运动员的SV均大于常人。3 心率（HR）：（1）在递增负荷运动时，当HR在120170次/分之间时，线性增加；当HR大于180次/分后，非线性增加。（2）HRmax220年龄。（3）心率储备（HR）HRmaxHRrest4 逐级递增负荷运动中，HR、SV及CO三者之间的变化关系（见图，旧书）5 血压（BP）：当W时，Ps、P；但Pd的变化随负荷形式而变，静力性运动时，随负荷增加而增加；动力性运动时，随负荷增加先增后减。动力性P大于静力性。6 微循环：（1）运动时毛细血管大量开放，缩短交换距离；（2）循环血量的变化： 增加因素：血浆浓缩使渗透压增加，淋巴回流减少使组织静水压增加，交感神经兴奋、静脉收缩使有效循环血量增加。 减少因素：出汗；收缩压增加是滤过率大于吸收力。（二） 长期运动对心血管系统的影响1窦性心动徐缓：因训练引起的HR降低。（1）高SV是HR降低的结果；（2）交感：迷走由（25/50）减为（15/45），二者兴奋性都下降，但交感下降明显；（3）对迷走神经的敏感性增加。2运动性低血压：Ps：80100mmHg；Pd：4060mmHg。舒张功能改善，外周阻力降低，但脉压不减。出现机能节省化现象。3运动性心脏增大（杨P47）：影响心脏增大的因素：训练方法、强度、时间、训练周期、身体水平、年龄等。（1）不同项目运动员心脏增大的特点：耐力：以左腔室增大为主，是长期受前负荷作用的结果；力量：以左室壁增厚为主，是长期受后负荷作用的结果。（2）停训的影响：心脏增大是可逆的，且变化是缓慢的。停训后增大的心脏又会变小；停训后又复训心脏又会增大。4运动对心脏超微结构的影响（杨P100）：（1）系统耐力训练：心重、心肌纤维（肌节、收缩蛋白）毛细血管、心肌供能（线粒体、ATP、ATPase活性）、摄钙能力等都朝正性方向发展；（2）超负荷（耗竭）运动后：心肌代偿性肥大，线粒体肿胀、嵴断裂，肌丝断裂、解聚（与自由基增加有关）。5对冠状循环的影响：（1）心肌毛细血管分布：适宜负荷训练，幼年动物出现良好的适应性变化，毛细血管密度（CD）、毛细管与心肌纤维比（C:F）、心肌氧利用率；大强度和衰竭训练，结果相反。成年动物，争议较大。（2）侧枝循环：运动可引起更多的冠状血管吻合，当血管狭窄时，运动可引起侧枝血管明显生长。（3）人体结果：冠状血流和心肌灌注增加，血压下降，工作能力增强。（4）未明问题：有利于侧枝血管生长的适宜运动强度和训练时间。6心血管机能改善（1）SV由（70113）ml增加到（100179）ml；（2）心力储备由（525）L/min增加到（535）L/min；（3）动员快、潜力大、恢复快。7.心肌细胞凋亡（三） 循环功能的测评系统1心率在体育实践中的应用：（1）通过定量负荷或最大强度负荷测试，比较负荷前后心率的变化及运动后心率恢复过程，可以对心脏功能及身体机能状况作出恰当的判断。（2）测试定量负荷中或负荷后的心率还可测定PWC170或推测VO2max。（3）常用卧倒一直立试验（或直立一卧倒试验），测定试验前后的心率，根据心率增减次数可评定植物性神经系统机能。（4）控制运动强度 在耐力训练中，西德的克茉斯公式为：HR（运动时）HRrest（HRmaxHRrest）2 耐力训练中保持这样的心率5钟。芬兰的卡洛南提出（耐力）：HR（运动时）HRrest +（HRmax HRrest）60%游泳等运动的间歇训练中，多将心率控制在120180次/分的范围内。学生早操跑步，可控制在130150次/分之间。成人健身跑用170减年龄所得的心率数值。2血压（BP）：（1）用晨起血压判断训练程度和疲劳程度。训练程度高，可出现运动性低血压；当BP大于20（同年龄组），机能下降或过度疲劳。（2）用定量负荷前后BP、HR的变化幅度和恢复情况，可检查心血管的机能，并区别反应类型。（3）训练时可根据BP的变化了解心血管的适应情况，不良反应时，BP变化的特点：P的幅度比平时低，出现梯形反应或无休止音，Ps突然下降（20mmHg）,此时要立即停止运动。3.心泵功能 SV EF CO CICOmax COMIN每博功 每分功4超声心动图（北体生理，P158）（1）仪器类型：M型、二维（B超）、彩色多谱勒（Coppler）超声心动仪。（2）主要功能：测量心脏、血管腔径大小，推算SV、CO，计算血液流速；观察瓣膜开闭及心肌舒缩情况,左室心肌重量,厚度。(手册,97)5心脏收缩时间间期（STI）：（1）系统构成，同步记录ECG、PCG、CPT，分析间期关系；（2）常用指标：PEP（射血前期，91ms）、LVET（左室射血时间，307）、ICT（等容收缩期，30）、PEP/LVET（0.28-0.32）；（3）用途：评价心泵功能。(手册,103)6运动员心电图（手册，P37）：（1）常规ECG：主要参数有，各波形态、电压及间期；常见的ECG改变有，窦性心动过缓、心率不齐、假性心肌缺血；QRS高电压、复极异常、早波；异位心率（房性、结性）、房早、室早；传导异常（房室阻滞、束枝阻滞）。（2）动态心电图（Holter心电监测）。（3）心电图负荷试验：诱发形式有，台阶、跑台、功率自行车等。三、运动与呼吸（一）一次性运动时呼吸的变化(师范教材,93)运动时呼吸加深加快，肺通气量增加。O2的摄入量和CO2的排出量也相应增加。几个通气指标值指标安静运动倍数每分通气量（L/min）561502530潮气量（ml）50020004呼吸频率（分/次）12185034气体弥散率（ml/mmHg）2025803.54运动中肺通气量变化的规律为：运动时，人的呼吸深度和频率都增加，在训练强度较低时，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（图）。在一定范围内每分通气量与运动强度呈线性相关，若超过这一范围，每分通气量的增加幅度将明显大于运动强度的增加。定量负荷运动时，通气量的增加规律类似于饱和曲线的形式，即先快速增加，再缓慢增加，最后达到一个平稳水平。（二）一次性运动时呼吸的调节1、神经调节 一般认为，运动前的通气量增大是由于条件反射引起的。运动开始后通气量快速增加是由两方面因素引起的：大脑皮质发出两路指令，一路指令使肌肉收缩，另一路到达呼吸中枢，引起呼吸增强。肌肉活动时，引起本体感受器兴奋增加，反射性地引起呼吸增强。2、体液调节 主要是指PCO2、PO2及pH的作用。在中、轻度运动时，由于它们的浓度变化较小，因此起作用较小；但在大强度运动时，作用明显增加。在定量负荷时，它们主要在运动开始后的缓慢增长期及运动结束后的缓慢减少期起作用。体温增高也有类似的影响。（三）训练对呼吸的影响1、肺通气效率提高 长期训练可导致运动员在安静时呼吸深度增加，呼吸频率下降；运动时，肺泡通气量和气体交换效率增加，同时呼吸肌的耗氧量也随之减少，延缓了呼吸肌的疲劳。2、最大通气量增加 训练可使人体的最大通气量增加，但在定量负荷运动时的每分通气量相对减少。我国成年男性最大通气量可达100120L/min，女性为7080L/min，运动员可达180L/min。肺通气贮量%（VEmaxVEr）/VEmax100% （VEr为安静每分通气量）3、氧通气当量下降 氧通气当量小，说明氧的摄取效率高。正常人安静时氧通气当量约为24。安静时的氧通气当量几乎不因训练而改变。运动时，运动员的氧通气当量比无训练者小，呼吸效率高。第四专题 有氧能力和无氧能力一、有氧能力（一）VO2max（maximal oxygen consumption）1概念及正常值概念：人在剧烈运动中，单位时间（分）内所摄取（消耗）的最大氧量。正常值：男，常人，绝对值，3.03.5L/min；相对值，5055ml/kg.min；男大于女。 优秀耐力运动员：男，94 ml/kg.min；女，74 ml/kg.min；中国运动员，7075 ml/kg.min。2影响因素：根据公式，VO2HRSVCA-VO2 （1）氧运输机能 CO、SV、HR、Hb； （2）肌肉的氧利用率 CA-VO2 （3）遗传因素，遗传度平均为93.4，可训练范围为525；主要提高肌肉的用氧能力，如氧化酶活性、毛细血管网密度、线粒体氧化能力,运输氧的机能等。（4）性别：1213岁以前无明显差异；成年男子比女子高1520，但非绝对。原因，睾酮、Hb、CO、血液和心容积等方面的差异。（5）年龄、高峰期，男，1820岁；女，1317岁，以后随年龄增加而递减，60岁时为最大值的70。（6）训练的影响：心容积（ml）7008009001000SV（ml）7080120VO2max（ml/kg.min）（优秀）男80.3941955女68.4771955人类增加值 8.613.740年来VO2max提高的速度远慢于耐力成绩提高的速度，说明 VO2max只是决定有氧耐力的因素之一。3VO2max的测量方法（1） 间接测量法A、 列线图法（手册P263；师范教材P214；运动生理，瑞典P410-413）。B、 查表法（旧通用教材P386）HR：120170次/分C、 公式法：Fox法：VO2max630019.26HR（150W时）陈文堉：VO2max7.92970.0304HR（150W时）VO2max2.59700.012身高（cm）0.0273HR1.3217VO2（150W）D、 PWC170=P1+(P2-P1)*(170-HR1)/(HR2-HR1)E、 用PWC170推测：VO2max0.00129WC1702.0402（男）0.00112 PWC1702.0943（女）F、12分钟跑测量法（库柏试验）VO2max(ml/kg.min)=35.97*S(里)-11.29优点：简易、经济、易普及、实用性强；缺点：精度低。（2） 直接测量法（主要在实验室进行）：受试者在功率计（跑台、自行车）上做逐级递增负荷运动，用气体分析仪实时测量VO2。A、 程序（略）：B、 VO2max的判断标准：a、VO2曲线呈饱和曲线；b、HR达HRmax或大于180次/分；c、RQ大于1.1；d、运动后（2分）血乳酸大于8mmol/L。4VO2max的评价已知VO2max与有氧耐力相关度很高，且随训练有适度增加（小于25）。因此可用其作为评价有氧能力的重要指标，或作为耐力运动员选材指标。各项运动员的VO2max见表4（手册P131-）.跑台跑(田野,901)1.健康成人VO2max(ml/kg.min)=6.70-2.28*(10r2)+0.056*t(s)2.活动男子VO2max(ml/kg.min)=3.778*t(min)+0.193.不活动男子VO2max(ml/kg.min)=3.298*t(min)+4.075.VO2max研究中存在的问题（1）与耐力成绩关系的研究多，与心肺功能疲劳的关系少；（2）在影响因素的研究中，偏重心脏机能，忽视细胞代谢机能；（3）不同人种的VO2max比较研究少；（4）不同训练水平VO2max评价标准的研究少；（5）对多种测量方法的横向对比研究少。 (6)最大摄氧量是不是所有人都有最大值? (7)Noakes挑战Hill的最大摄氧量理论,Myers支持（二）乳酸阈（Lactate threshold,LT）1概念及正常范围概念：剧烈运动中无氧供能急速增加的转折点，常用该点所对应的强度表示（VO2max，W）。正常范围：强度：常人男子5565VO2max，耐力运动员大于80VO2max；血乳酸浓度：1.47.5mmol/L。2影响因素（1）训练水平：遗传度约70，训练可增加40，说明可训练度大于VO2max。（2）运动项目：耐力较好（3）肌纤维类型及酶活性：LT与外周代谢的关系更为密切，如慢肌、氧化酶活性等。（4）年龄：5岁（2mmol/L），915（3.8-4 mmol/L）；性别：与女子相比，男子乳酸阈时的VO2较大，但此时的VO2max男女无显著性差异。（5） 环境条件：高原上，乳酸阈时的VO2低于平原。3LT的测量（多数为实验室测量）(LT的回归方程,资料9,表9)（1）在逐级递增负荷运动中求BLaW曲线的拐点。注意：曲线中要有明显地拐点。（2）求血乳酸接近4mmol/L时的两级负荷功率（W）或跑速（m/s），用下式推算：VLT4（V2V1）（4La1）/（La2La1）V1（3） 运动现场检查无氧阈的方法（手册P95）：专项耐力试验Fohrenback（1986）：用500米、1000米、1500米、2000米为段落，以不同速度匀速跑35次，段落和重复次数视专项而定，级速度差大约2030s/1000m.每段跑后测血乳酸，进行评定。（三）通气阈（Ventilatory threshold,VT）1.概念：在渐增负荷运动中，用通气指标变化的拐点所测定的无氧阈。2测量方法：在负荷仪上做逐级递增负荷运动，同时测量受试者呼出气中的各项指标（VO2、VCO2、VE等）并做出它们与功率的相关曲线。判断VT的标准如下：（1）VCO2、VE、RQ非线性上升；（2）氧通气当量（VE /VO2）有规律上升，但VE /VCO2不同步增加；（3）呼出气和吸入气的氧含量差（FEO2）的降低不伴随呼出气CO2、含量发生明显变化。