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1、第第1 1讲讲 运动生理学绪论运动生理学绪论 主要内容：主要内容：一、运动生理学概述一、运动生理学概述二、运动生理学在健身和竞技中的应用二、运动生理学在健身和竞技中的应用三、运动生理学的若干基本概念三、运动生理学的若干基本概念四、运动生理学的发展和展望四、运动生理学的发展和展望运运动生理学的概述生理学的概述一一一一.什么是什么是什么是什么是运动生理学？运动生理学？生物学生物学人体生理学人体生理学生理学生理学运动生理学运动生理学？运动生理学的概述运动生理学的概述 什么是运动生理学？生理学是一门探讨生物体生命活动规律的科学。人体生理学是生理学的一个分支，是探讨正常人体生命活动规律和人体各器官系统生
2、理功能的科学。运动生理学是探讨人体在体育运动过程中，或在长期体育熬炼影响下，人体生理活动变更的规律，并应用它去指导人们合理地从事和科学地进行体育教学或运动训练。运动生理学的学习目的运动生理学的学习目的l驾驭正常人体功能活动的基本规律和原理；l驾驭人体在体育熬炼与运动训练的影响下，身体机能活动产生反应与适应的基本规律和机制；l驾驭体育熬炼和运动训练的基本生理学原理和方法；l驾驭人体运动实力生理学检测的基本理论与方法；运动生理学在健身和竞技中的应用运动生理学在健身和竞技中的应用运动生理学在健身和竞技中的应用运动生理学在健身和竞技中的应用运动生理学的若干基本概念运动生理学的若干基本概念内环境：体内细
3、胞生存的环境（即细胞外液），称为内环境。稳态：内环境的相对稳定及其调整过程称为稳态。调整调整1.1.神经调整神经调整 通过反射活动来实现。反射的基础是反射弧。反射通过反射活动来实现。反射的基础是反射弧。反射弧：刺激弧：刺激感受器感受器 传入神经传入神经中枢中枢传出神经传出神经 效效应器应器反应反应 特点：快速，精确。特点：快速，精确。神经调整神经调整调整调整2.2.体液调整体液调整 指机体某些细胞产生某些特殊的化学物质（激素），指机体某些细胞产生某些特殊的化学物质（激素），借助于血液循环的运输，到达特定的器官、组织或细胞，借助于血液循环的运输，到达特定的器官、组织或细胞，引起特殊的反应。引起特
4、殊的反应。刺激刺激感受器感受器 传入神经传入神经 中枢中枢 传出神经传出神经 效应器（内分泌腺）效应器（内分泌腺）激素激素 靶器官靶器官 反应反应 大多数激素须要通过血液循环运输到距离较远的部大多数激素须要通过血液循环运输到距离较远的部位发挥作用，而血液是体液最活跃的部分，故将这种调位发挥作用，而血液是体液最活跃的部分，故将这种调整方式称为体液调整。整方式称为体液调整。特点：缓慢，长久，广泛。特点：缓慢，长久，广泛。调整调整3.3.自身调整自身调整 指器官、组织或细胞在不依靠神经调整和体指器官、组织或细胞在不依靠神经调整和体液调整状况下，自身对刺激发生的适应性反应过液调整状况下，自身对刺激发生
5、的适应性反应过程。程。调整特点：调整幅度较小，灵敏度较差。调整特点：调整幅度较小，灵敏度较差。兴奋性兴奋性生物体具有对刺激产生生物电反应的实力或特性，称为兴奋性。刺激：各种能引起细胞、组织或机体发生反应的环境变更均统称为刺激。反应：环境变更时，细胞、组织或机体内部的新陈代谢及外部的表现所发生的各种变更，称为反应。生物体受到刺激时，作出适宜的反应，是为了更好地适应环境。所以，兴奋性是生物体能够生存的基本特征。刺激引起兴奋的条件刺激引起兴奋的条件1.刺激必需具有足够的强度2.刺激必需持续确定的时间3.刺激必需具有确定的强度-时间变更速率基强度基强度强强度度时间时间阈强度阈强度阈强度是指在时间一定时
6、，能引起组织兴奋的最小刺激强度。时值时值可兴奋细胞的强度可兴奋细胞的强度-时间曲线时间曲线适应性适应性适应性：生物体长期生存在某一特定的生活环境中，在客观环境的影响下可以渐渐形成一种与环境相适应的、适合自身生存的反应模式。生物体所具有的这种适应环境的实力。例如长期居住在高原地区的居民，其血液中的红细胞数量远远超过平原地区的居民。运动员经过长期的力气训练可使肌肉的力气和体积增加；长期经过耐力训练可使肌肉耐力、心肺功能得到改善等，这些都是人体对环境变更产生适应的结果。反馈与前馈负反馈颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射 （负反馈调整）（负反馈调整）正反馈 分娩的正反馈限
7、制分娩的正反馈限制子宫收缩子宫收缩胎头下降胎头下降宫颈牵张宫颈牵张胎儿娩出胎儿娩出 (+)反馈与前馈的比较反馈与前馈的比较 方式方式 作用作用 生理意义生理意义负反馈负反馈 反馈信号传递给控制部分，反馈信号传递给控制部分，控制系统经分析后，发出指令使控制系统经分析后，发出指令使受控部分的活动减弱受控部分的活动减弱。维持原来的平衡状维持原来的平衡状态态。正反馈正反馈 反馈信号能加强控制部分的反馈信号能加强控制部分的活动，使活动，使受控部分的活动再加强受控部分的活动再加强，如此循环，促使整个系统处于再如此循环，促使整个系统处于再生状态。生状态。从而使某个生理活从而使某个生理活动不断加强，并迅动不断
8、加强，并迅速完成。速完成。前馈前馈 控制部分在输出变量未发生控制部分在输出变量未发生偏差引起反馈信息之前，就对受偏差引起反馈信息之前，就对受控部分发出纠正信息。控部分发出纠正信息。避免负反馈调节避免负反馈调节的波动性和反应的的波动性和反应的滞后性，更好地保滞后性，更好地保持稳态。持稳态。反馈与前馈运动生理学的发展与展望运动生理学的发展与展望 生理学是一门试生理学是一门试验科学。生理学几乎验科学。生理学几乎全部的学问都是通过全部的学问都是通过试验获得的。英国人试验获得的。英国人哈维是近代生理学的哈维是近代生理学的奠基人。奠基人。William Harvey (1578-1657)哈维创立血液循环
9、理论的故事 哲学家亚里士多德的观点：食物在心脏内转变成血液；心脏给血液加热；动脉里充溢了空气；心脏产生 “元气”；静脉和动脉血都有涨有落，有时向心脏流入，有时从心脏流出。这种错误观点持续了几百年。1800年前，古罗马神医盖仑否定亚里士多德的观点，指出 人血管里流的是血。这一观点比亚里士多德前进了一大步。盖仑的理论认为，血液在人体内像潮水一样流淌之后，便消逝在人 体四周。盖伦曾亲自做过大量的解剖，也对心脏和血管做过细心的研 究，但是却从未想到血液会循环流淌；由于他是一位名望极高的神医，于是人们1千年内都把他这种血液理论奉为真理，不许怀疑。l 16世纪，比利时医生维萨里认为盖仑的理论是错误的。不久
10、，西班牙医生塞尔维特便提出了血液在心肺之间进行小循环的看法，这两位巴黎高校里的同学，相继向权威盖仑进行挑战。但是他们都付出了惊人的代价，维萨里受到宗教裁判所的迫害，被判处死刑。塞尔维特由于出版了基督教的复兴触犯了西班牙教会，与1553年10月，在日内瓦被当作“异教徒”，活活烧死。这两位医生为了探讨人的血液循环，向权威挑战，献出了珍贵的生命。l l 半半个个世世纪纪之之后后，哈哈维维医医生生决决心心弄弄清清人人体体血血液液的的奇奇异异。他他系系统统地地分分析析了了前前人人的的探探讨讨状状况况：公公元元前前3 3世世纪纪古古希希腊腊的的医医生生、解解剖剖学学的的创创始始人人赫赫罗罗非非拉拉斯斯，最
11、最早早把把静静脉脉与与动动脉脉区区分分开开来来；公公元元前前2 2世世纪纪，盖盖仑仑提提出出了了血血液液流流淌淌的的理理论论；1515世世纪纪，著著名名画画家家、医医生生达达芬芬奇奇，通通过过解解剖剖，发发觉觉并并提提出出了了心心脏脏有有四四个个腔腔的的理理论论，以以及及维维萨萨里里与与塞塞尔尔维维特特探探讨讨的的成成果果。前前人人的的探探讨讨成成果果，首首先先开开拓拓了了哈哈维维的的视视野野。然然而而，他他是是一一个个擅擅长长思思索索的的人人，并并不不迷迷信信权权威威的的理理论论，更更难难能能珍珍贵贵的的是是他他敢敢于于怀怀疑疑权权威威的的理理论论，他他宠宠爱爱“打打破破沙沙锅锅问问究究竟竟
12、”，他他问问自自己己“血血液液真真的的流流到到人人体体四四周周就就消消逝逝了吗？怎么会消逝的呢？了吗？怎么会消逝的呢？”等等。等等。l l 他决心像伽利略一样，通过试验，去揭开人体血液循环的他决心像伽利略一样，通过试验，去揭开人体血液循环的奇妙面纱。他首先拿动物开刀。他认为动物的血液与人有着相奇妙面纱。他首先拿动物开刀。他认为动物的血液与人有着相像之处，据他的笔记记载，他一生共解剖过动物的种类多达像之处，据他的笔记记载，他一生共解剖过动物的种类多达4040多种。他解剖过很多大动物，通过解剖，最终发觉心脏像一个多种。他解剖过很多大动物，通过解剖，最终发觉心脏像一个水泵，把血液压出来，血液便流向全
13、身。哈维用兔子和蛇，反水泵，把血液压出来，血液便流向全身。哈维用兔子和蛇，反复做试验，他把它们解剖开之后，找出还在跳动的动脉血管，复做试验，他把它们解剖开之后，找出还在跳动的动脉血管，然后用镊子把它们夹住，视察血管的变更，他发觉血管通往心然后用镊子把它们夹住，视察血管的变更，他发觉血管通往心脏的一头很快膨胀起来，而另一端就立刻瘪下去了，这说明血脏的一头很快膨胀起来，而另一端就立刻瘪下去了，这说明血是从心脏里向外流出来的，由此证明动脉里的血压在上升。他是从心脏里向外流出来的，由此证明动脉里的血压在上升。他又用同样的方法，找出了大的静脉血管，用镊子夹住，其结果又用同样的方法，找出了大的静脉血管，用
14、镊子夹住，其结果正好与动脉血管相反，靠近心脏的那一段血管瘪了下去，而远正好与动脉血管相反，靠近心脏的那一段血管瘪了下去，而远离心脏的另一端鼓胀了起来，这说明静脉血管中的血是流向心离心脏的另一端鼓胀了起来，这说明静脉血管中的血是流向心脏的。脏的。l l 哈维在不同的动物解剖中发觉了上述同样的哈维在不同的动物解剖中发觉了上述同样的结果，他最终得出了这样一个结论：血液由心脏结果，他最终得出了这样一个结论：血液由心脏这个这个“泵泵”压出来，从动脉血管流出来，流向身压出来，从动脉血管流出来，流向身体各处，然后，再从静脉血管中流回去，回到心体各处，然后，再从静脉血管中流回去，回到心脏，这样完成了血液循环。
15、他把这一发觉写成了脏，这样完成了血液循环。他把这一发觉写成了动物心脏和血液运动一书，正式提出了关于动物心脏和血液运动一书，正式提出了关于血液循环的理论。血液循环的理论。l l 为了证明人的血液循环也与动物一样，他还在人身上为了证明人的血液循环也与动物一样，他还在人身上反复地试验。他请了一些比较瘦的人（简洁在身上找到血反复地试验。他请了一些比较瘦的人（简洁在身上找到血管）。他把那些人手臂上的大静脉血管用绷带扎紧，结果管）。他把那些人手臂上的大静脉血管用绷带扎紧，结果发觉靠近心脏的一段血管瘪下去，而另一端鼓了起来。他发觉靠近心脏的一段血管瘪下去，而另一端鼓了起来。他又扎住了动脉血管，发觉远离心脏的
16、那一端动脉不再跳动，又扎住了动脉血管，发觉远离心脏的那一端动脉不再跳动，而另一端，很快鼓了起来。证明完全与动物的血液循环是而另一端，很快鼓了起来。证明完全与动物的血液循环是一样的。他在书上告诫人们：一样的。他在书上告诫人们：“无论是教解剖学或学解剖无论是教解剖学或学解剖学的，都应当以试验为依据，而不应当以书籍为依据；都学的，都应当以试验为依据，而不应当以书籍为依据；都应当以自然为老师，而不应当以哲学为老师。应当以自然为老师，而不应当以哲学为老师。”l l 哈维还通过一个简洁的数学运算来最先形成血液循环哈维还通过一个简洁的数学运算来最先形成血液循环这一概念的。哈维估计心脏每次跳动的排血量大约是两
17、盎这一概念的。哈维估计心脏每次跳动的排血量大约是两盎司，由于心脏每分钟跳动司，由于心脏每分钟跳动7272次，所以用简洁的乘法运算就次，所以用简洁的乘法运算就可以得出结论：每小时大约有可以得出结论：每小时大约有540540磅血液从心脏排入主动磅血液从心脏排入主动脉。但是脉。但是540540磅远远超过了一个正常的整个体重，甚至更磅远远超过了一个正常的整个体重，甚至更加远远地超过了血液本身的重量。因此哈维似乎明显地相加远远地超过了血液本身的重量。因此哈维似乎明显地相识到了等量的血液往复不停地通过心脏。提出这一假说后，识到了等量的血液往复不停地通过心脏。提出这一假说后，他花费了九年时间来做试验和细致视
18、察，驾驭了血液循环他花费了九年时间来做试验和细致视察，驾驭了血液循环的具体状况。的具体状况。l l 哈维他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了心血哈维他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了心血运动论和论动物的生殖两书以及几封为心血运动论运动论和论动物的生殖两书以及几封为心血运动论辩护的公开信。其中辩护的公开信。其中16281628年，发表的划时代著作年，发表的划时代著作Heart and Heart and movement of bloodmovement of blood（中译名心血运动论），这是第一本（中译名心血运动论），这是第一本基于试验的生理学著作，标记着近代生理学的诞生，同时也
19、奠基于试验的生理学著作，标记着近代生理学的诞生，同时也奠定了哈维在科学发展史上的重要地位。定了哈维在科学发展史上的重要地位。l l 哈维在书中明确指出，动脉把血液从心脏输出而同时静脉哈维在书中明确指出，动脉把血液从心脏输出而同时静脉把血液输入心脏。由于没有显微镜，哈维无法看到毛细血管把血液输入心脏。由于没有显微镜，哈维无法看到毛细血管血液从最小的动脉输入静脉的微小血管，但是他却正确地推血液从最小的动脉输入静脉的微小血管，但是他却正确地推断出了它们的存在（哈维去世几年以后意大利生物学家发觉了断出了它们的存在（哈维去世几年以后意大利生物学家发觉了毛细血管）。毛细血管）。l l 直直到到哈哈维维16
20、571657年年逝逝世世以以后后的的第第四四年年，伽伽利利略略独独创创的的望望远远镜镜，被被意意大大利利马马尔尔比比基基教教授授改改制制为为显显微微镜镜用用于于医医学学上上，视视察察到到毛毛细细血血管管的的存存在在，才才真真正正证证明明白白哈哈维维理理论论的的正正确确性性。哈哈维维的的血血液液循循环理论的被确认，标记着当时的科技在医学领域中的显著成就。环理论的被确认，标记着当时的科技在医学领域中的显著成就。l l 哈哈维维的的贡贡献献是是划划时时代代的的，他他的的工工作作标标记记着着新新的的生生命命科科学学的的起起先先，属属于于发发端端于于1616世世纪纪的的科科学学革革命命的的一一个个重重要
21、要组组成成部部分分。哈哈维维因因为为他他的的精精彩彩的的心心血血系系统统的的探探讨讨（以以及及他他的的动动物物生生殖殖的的探探讨讨），使使得得他他成成为为与与哥哥白白尼尼、伽伽利利力力、牛牛顿顿等等人人齐齐名名的的科科学学革革命命的的巨巨匠匠。他他的的心心血血运运动动论论一一书书也也像像天天体体运运行行论论、关关于于托托勒勒密密和和哥哥白白尼尼两两大大体体系系的的对对话话、自自然然哲哲学学之之数数学学原原理理等等著著作作一一样样，成成为为科科学学革革命命时时期期以以及及整整个个科科学学史史上上极极为为重重要要的的文献。文献。中国近代生理学的产生和发展中国近代生理学的产生和发展左右：林可胜、侯祥
22、传、侯宗濂、沈淇、Necheles H 等生理学家在学生试验室三位欧洲的诺贝尔奖得主三位欧洲的诺贝尔奖得主l希尔（Archibalt Vivian Hill,18861977)，英国生理学家。1922年获得诺贝尔医学奖。其主要探讨领域是肌肉收缩后复原期的产热过程。此外，Hill通过对运动氧耗的探讨，领先提出最大吸氧量的概念及应用最大吸氧量评价最大心肺实力和人体耐力的观点。三位欧洲的诺贝尔奖得主三位欧洲的诺贝尔奖得主l1918年，德国化学家迈尔霍夫证明，动物细胞（如肌肉细胞）分解糖的方式和酵母基本相同，从而使起先时只涉及酵母细胞的问题具有了更加广泛的重要性。由于迈尔霍夫对肌肉中乳酸方面的探讨，他
23、和英国生理学家希尔一起共享了1922年的诺贝尔医学与生理学奖。lAugust Kroug(18741949)，丹麦生理学家。因探讨微循环而获得1920年的诺贝尔医学奖。此外，August Kroug还探讨和设计了检测CO2的气体分析仪。运动生理学的发展运动生理学的发展l在运动生理学的发展中,前苏联在运动生理学方面探讨不容忽视。巴甫洛夫(Ivan Petrovich Pavlov,18491936)从探讨消化的生理过程中发觉条件反射现象，从而开创了条件反射的探讨，建立了高级神经活动的学说。前苏联运动生理学探讨沿着巴甫洛夫条件反射学说的理论基础建立了独具特色、具有相对完整体系的学科。克列斯托夫尼可
24、夫、吉姆金、法尔费利和雅可甫列夫等人的工作都对运动生理学的发展产生了深远的影响。美国运动生理学：哈佛疲惫试验室美国运动生理学：哈佛疲惫试验室该试验室由Henderson于1927年建立，于1947年关闭，由D.B.Dill博士主持工作。二十年间，该试验室面对美国和世界各国广纳人才，从事有关代谢、环境因素作用、血液、养分及体能测评方面的探讨工作。在该试验室工作的学者包括：August krough，E.Asmussen，P.E.Scholander，R.M.Margaria，E.H.Christensen和M.Nielsen等著名运动生理学家。哈佛试验室关闭后，众多运动生理学家出走世界各地，促进
25、了运动生理学概念的传播。l在亚洲,1916年日本的吉田章信曾著有运动生理学，阐述运动的生理效果，其内容还只是偏重于形态学的体格测量。其后东龙太郎主持东京的体育学科讲座，也曾从事运动生理学的探讨。l猪饲道夫是日本现代运动生理学的拓建者，他领导东京高校的运动生理血管探讨室为日本培育了运动生理学的特地人才，并在运动生理学与运动生物力学的综合探讨方面也做出了卓越的贡献。运动生理学的发展运动生理学的发展运动生理学的发展运动生理学的发展1.运动生理学的先锋：伦敦高校的希尔（A.V.Hill），20年头发表了肌肉活动、人的肌肉运动、有生命的机器，他的探讨奠定了运动生理学作为生理学一个独立分支的基础。2.19
26、24年，我国程翰章编写了近现代早期的专著运动生理。1940年蔡翘教授编写的运动生理学和1951年赵敏学编著的好用运动生理学是我国当时体育系主要参考用书。3.19573.1957年年:北京体院首次培育出运动生理学探讨北京体院首次培育出运动生理学探讨生。生。1958 1958年年:国家体育科学探讨所成立，其中设置国家体育科学探讨所成立，其中设置了运动生理学探讨室，这是我国第一个特地探了运动生理学探讨室，这是我国第一个特地探讨运动生理学的科研机构。讨运动生理学的科研机构。2001 2001年年:中国生理学会运动生理学专业委员会中国生理学会运动生理学专业委员会成立，标记着运动生理学已发展成为生理科学成
27、立，标记着运动生理学已发展成为生理科学下属的二级学科。下属的二级学科。运动生理学的发展运动生理学的发展运动生理学探讨现状运动生理学探讨现状主要探讨方法：试验探讨试验对象：人或动物 实验法动物实验人体实验急性实验慢性实验实验室运动现场探讨层次为三个不同水平：即整体水平、器官和系统水平、细胞和分子水平。运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理学主要探讨设备运动生理的探讨展望运动生理的探讨展望1.广泛应用生物技术 生命科学已成为21世纪科技革命的中心，与生命科学的探讨至关重要的生物技术亦被公认为是21世纪迅猛发展的技术。运动生理学的探讨将广泛地应用生物技术，无论是从生物大分子、生物膜和信息传递等诸方面，探讨体育运动对人体生理机能的影响，都将具有重要的理论与实践意义。2.网络技术将成为有力的探讨手段 目前，因特网以信息查询、电子刊物、专题探讨和电子会议等形式为学者们供应了一个崭新的信息沟通环境，运动生理学工作者可以充分利用网络技术，与国内外同行刚好沟通信息，随时驾驭最新的探讨动态。3.突出应用性探讨特征 作为一门应用性学科，运动生理学探讨越来越多的面对体育运动实践。同学们！下课了