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1、PHYSIOLOGYOFSPORTANDEXERCISE运动生理学李良鸣 博士 教授讲授提纲讲授提纲学科概述学科概述肌肉运动的生理学问题肌肉运动的生理学问题肌肉运动的能量支持系统肌肉运动的能量支持系统肌肉运动的生理支持系统肌肉运动的生理支持系统肌肉运动的调节与控制系统肌肉运动的调节与控制系统运动训练与健身的生理学分析运动训练与健身的生理学分析常用生理学指标在运动实践中的应用常用生理学指标在运动实践中的应用学科概述学科定位动物和人体生理学植物生理学生理学心血管生理学呼吸生理学神经生理学内分泌生理学环境生理学运动生理学运动生理学.生理学运动生理学EXERCISEPHYSIOLOGY研究人体在急性和
2、慢性运动影响下的结构研究人体在急性和慢性运动影响下的结构和功能变化和功能变化SPORTPHYSIOLOGY以以exercise physiologyexercise physiology为基础，研究运动员为基础，研究运动员的训练和竞赛活动的生理学问题的训练和竞赛活动的生理学问题稳态生理学的研究主题内环境（internalenvironment）细胞内环境外环境稳态（homeostasis）内环境的相对稳定状态不是凝固状态稳态的维持需要完善的调节系统反馈（正、负）、前馈反应和适应应用生理学的主题运动生理学是应用生理学的一个分支反应：一次或短期的内外环境变化所引起的人体生理变化，其变化可很快消失。
3、适应：反复的或长期的内外环境变化所导致的人体结构和功能改变，其变化可维持较长时期，有时可伴随终生。适应以反应为基础，是量变到质变的过程运动反应和适应的稳态和负反馈特征反应和适应运动训练和健身的关键反应和适应既是目的，也是手段反应要适度，适应才良好运动会引起哪些反应运动会引起哪些反应？何为适度？何为适度？急性运动的生理反应监测指标心脏活动：心率、心电图呼吸频率通气量耗氧量皮肤和身体内部温度肌电图生理监测时应考虑的因素环境条件温度湿度噪音膳食睡眠时间生理周期（月经周期）影响因素影响因素心率心率安静安静运动运动温度（温度（50%湿度）湿度）21601653570190湿度（湿度（21）50%6016
4、590%65175噪音（噪音（21、50%50%湿湿度度）低低60165高高70165进食（进食（21、50%50%湿湿度度）运动前运动前3h少量进食少量进食60165运动前运动前30min大量大量70175睡眠（睡眠（21、50%50%湿湿度度）8h或更多或更多601656h或更少或更少65175功量计（Ergometers）的选择自行车功量计优点：不受体重影响、采样与指标检测容易缺点：需监测功率，如不习惯、易疲劳，难以达到生理峰值跑台优点：不需检测功率，易适应，能达峰值缺点：花费高、笨重、需电、噪音干扰大、采样困难其他功量计运动生理学与运动训练和身体锻炼学的联系与区别前者研究运动为什么为什
5、么会以及如何如何引起生理反应与适应。后者研究什么样什么样的运动会引起理想理想的反应和适应。前者是后者的基础前者是后者的基础学科形成与发展早期人们只能用肉眼观察，早期人们只能用肉眼观察，15741574年年Hieronymus FabriciusHieronymus Fabricius认为肌肉收缩的力量认为肌肉收缩的力量来自肌腱，而不是它的来自肌腱，而不是它的“flesh”“flesh”16601660年年LeeuwenhoekLeeuwenhoek发明显微镜，使解剖学家发明显微镜，使解剖学家能观察到单根肌纤维的存在能观察到单根肌纤维的存在上世纪中叶，电子显微镜的出现使研究肌肉上世纪中叶，电子显
6、微镜的出现使研究肌肉蛋白的工作成为可能蛋白的工作成为可能上世纪上世纪6060年代，肌肉活检技术的应用，使肌年代，肌肉活检技术的应用，使肌肉的代谢研究进入分子水平肉的代谢研究进入分子水平计算机与遥测技术的应用，使整体研究迅猛计算机与遥测技术的应用，使整体研究迅猛发展发展著名学者与研究机构因为对肌肉及其运动的研究而获得NobelPrize的三位生理学家A.V.HillAugustKroghOttoMeyerhof著名研究机构与学派HarvardFatigueLaboratory（1927-47）北欧（斯堪地拉维亚尔）学派（上世纪50年代以来）学科形成与发展肌肉运动的生理学问题肌肉是如何工作的？肌肉
7、力量是如何产生的？受哪些因素影响？肌肉收缩速度取决于什么？肌肉收缩力量与速度的关系力量与做功能力的关系力量的测量与评价力量训练的生理学分析肌肉疲劳的可能原因肌肉是如何工作的？肌肉的结构（结构决定功能）肌肉的结缔组织肌外膜、肌束膜、肌内膜肌细胞的显微结构细胞膜肌原纤维肌管系统肌浆神经-肌肉接点肌外膜肌束膜肌内膜细胞膜的结构肌原纤维肌原纤维粗、细肌丝的空间位置肌球蛋白单体分子肌动蛋白单体分子细丝的模式图肌丝的分子组成肌丝的分子组成肌丝的分子组成肌管系统横管纵管三联管肌管系统IllustrationoftheNeuromuscularJunction神经肌肉接点图解神经肌肉接点图解TheSlidin
8、gFilamentModelofMuscleContraction肌丝滑行模型肌丝滑行模型注意肌小节中各条带的变化运动终板去极化（兴奋）与肌肉收缩耦联兴奋经T-管传入细胞内，经三联管引起SR释放Ca2+Ca+与肌钙蛋白结合，导致原肌球蛋白的位置改变，暴露肌动蛋白上的位点横桥与位点结合，牵动细丝向粗丝中央滑行，肌肉收缩肌浆网对Ca+再回收，肌肉舒张Excitation-ContractionCoupling兴奋-收缩耦联Cross-Bridge Formation in Muscle Contraction横桥与肌动蛋白结合后的摆动兴奋-收缩耦联的步骤肌肉力量是如何产生的？力量来源于横桥的摆动参
9、与摆动的横桥数目越多，力量越大粗、细肌丝的重叠程度（初长度）募集的运动单位数量（刺激强度）募集的运动单位性质（肌纤维类型）运动单位的神经刺激的频率（单收缩、强直收缩）注意：以上是对同一肌肉而言前负荷（初长度）对肌肉张力的影响刺激强度对肌肉力量的影响不同运动单位的阈值不同刺激强度越大,募集的运动单位越多，力量越大刺激频率对肌肉收缩的影响肌肉收缩的总和IndividualFiberTypes肌纤维类型的划分肌纤维类型的划分Fastfibers快纤维快纤维TypeIIbfibers-IIb型型Fast-twitchfibersFast-glycolyticfibers快酵解型快酵解型TypeIIaf
10、ibers-IIa型型IntermediatefibersFast-oxidativeglycolyticfibers快氧化酵解型快氧化酵解型Slowfibers慢纤维慢纤维TypeIfibersSlow-twitchfibersSlow-oxidativefibers慢氧化型慢氧化型肌纤维的组织化学染色肌纤维的组织化学染色Type IIaType IIbType I特性纤维类型慢肌快a快b肌纤维大小小大大每运动单位的纤维数10-180300-800300-800肌球蛋白ATP酶活性低高高肌浆网的发达程度差发达发达线粒体数量多多少线粒体酶活性高高低毛细血管数量高中等低糖原贮量少多多糖酵解能力低
11、高高特性纤维类型慢肌快a快b有氧氧化能力高中等低神经元体积大小小大大神经元阈值低高高收缩速度（ms）1105050收缩力量小大大能量产生效率高中等低抗疲劳能力强中等弱肌肉弹性成分对力量的影响串联弹性成分串联弹性成分：取决于肌中结缔组织和它的顺应性。并联弹性成分并联弹性成分：存在于横桥、Z线上，肌腱中。大多数位移运动，都是离心（拉长）和向心收缩相交替，形成牵拉牵拉-缩短环缩短环（stretch-shorteningcycle）。弹性成分是实现肌肉收缩力的第二种机制第二种机制弹性成分的伸展可吸收一部分能量，使张力弹性成分的伸展可吸收一部分能量，使张力变化趋于缓和，具有保护作用。变化趋于缓和，具有保
12、护作用。肌肉收缩能力（肌肉收缩能力（contractility）的影响）的影响肌肉收缩能力指肌肉本身的功能状态能使肌肉收缩能力下降的因素缺氧酸中毒能源物质缺乏其他因素能提高肌肉收缩能力的因素钙离子咖啡因肾上腺素肌肉收缩的张力-速度关系如何解释肌肉收缩速度与张力的关系？如何解释肌肉收缩速度与张力的关系？张力取决于横桥联结的数目速度取决于ATPase的活性和能量释放的速率二者的机制不同，但为什么会呈反变关系呢？请给出可能的解释请给出可能的解释力量与作功的关系在相同速度下，力量大者作功多，功率高（爆发力也大）快肌纤维比例高者力量大肌肉力量的分类根据肌肉收缩形式可分为静力性力量（staticstren
13、gth）动力性力量（dynamicstrength）向心收缩力量（concentricstrength）离心收缩力量（eccentricstrength）等速肌肉力量（isokineticstrength）超等长肌肉力量（plyometricstrength）根据表示方法可分为：绝对力量和相对力量根据表现形式和结构特点可区分为最大肌肉力量（maximumstrength）快速肌肉力量（musclepower）力量耐力（muscleendurance）肌肉力量的检测等长肌力检测（isometricmeasurementofstrength）等张肌力检测（isotonicmeasurementof
14、strength）等速肌力检测（isokineticmeasurementofstrength）等长肌力检测（isometricmeasurementofstrength）等长肌力的测定通常指最大等长肌力握力、背力、臂力和腿部力量等握力计、背力计、等速肌力测试系统、力传感器等测2-3次，取最好成绩优点：方便、省时、不需昂贵设备，与其他方法的结果有较好的一致性。缺点：结果易受关节角度的影响、检测方法难以标准化。等张肌力检测（isotonicmeasurementofstrength）最大等张肌力检测形式：卧推（benchpress）、蹬腿（legpress）、屈臂（armcurl）、负重蹬起（s
15、quatpress）等，用1RM来表示。肌耐力以一定百分比（如70%）的1RM，记录重复次数。也可采用俯卧撑、仰卧起坐和引体向上等肌肉最大功率检测立定跳远、纵跳摸高、小球掷远、Wingate无氧功率试验、Margaria下肢功率试验等速肌力检测（isokineticmeasurementofstrength）等速肌力于1969年由Perrine等提出克服了等长肌力评价的“关节角度效应”和现场力量测试的“运动技术效应”可同时获得与肌肉做功功率和工作耐力有关的多种数据等速向心肌力测试慢等速测试快等速测试其他等速向心肌力测试等速离心肌力测试慢等速测试关节运动角速度为30-60/s常被用于进行最大动态
16、肌力检测与评价主要检测指标：峰力矩（peak torque，PT）：力矩曲线所代表的力矩值。“峰力矩体重比”可作横向比较，特异性及敏感性高曲伸肌力矩比（flexion/extension）：反映肌力平衡情况总做功量（TW）力矩加速能（torque acceleration energy，TAE）力矩开始1/8s内的做功量，代表灵敏度或爆发力。峰力矩角度（peak torque angle，PTA）：关节的最佳用力角度。快等速测试180/s以上，对运动员可达240或300/s检测和评价肌肉耐力等动态肌肉功能输出功率（power output，PO）：平均功率能敏感地反映肌肉的实际工作能力。肌肉耐
17、力耐力比测定：如以180/s连续做最大收缩25次，计末5（或10）次与首5（或10）次做功量之比。50%衰减试验：以180/s或240/s做最大收缩，到有2-5次不能达到最初5次运动平均峰力矩的50%时为止，以完成的次数作为耐力评价的参数。其他等速向心肌力测试力矩曲线分析力量控制精度测验峰功率测试等长肌力、等速肌力和等张肌力测试的比较等长肌力、等速肌力和等张肌力测试的比较等长肌力测试等张肌力测试等速肌力测试速度固定变化,不易控制1-500/s,恒定阻力可变,顺应性阻力固定可变,顺应性阻力,与速度有关运动幅度无全幅或半幅全幅或半幅测试意义反映固定角度力矩值反映最弱关节点力矩值反映任意关节角度运动
18、力矩值力量训练的原则的生理学分析超负荷原则超负荷原则（overload principleoverload principle）超过已习惯了的负荷超过已习惯了的负荷(强度、量、频率强度、量、频率)应有效避免过度训练应有效避免过度训练渐增阻力原则渐增阻力原则合理顺序原则合理顺序原则先大肌肉群后小肌肉群先大肌肉群后小肌肉群先多关节运动、后单关节运动先多关节运动、后单关节运动大强度练习在前、小强度练习在后大强度练习在前、小强度练习在后专门性原则专门性原则与运动专项的部位、动作结构、用力特点相一致与运动专项的部位、动作结构、用力特点相一致抗阻训练计划设计步骤1、分析需求、分析需求2、选择练习、选择练习
19、3、训练频率、训练频率4、练习顺序、练习顺序5、训练负荷及重复次数、训练负荷及重复次数6、训练量、训练量7、间歇时间、间歇时间第一步：需求分析运动项目评价运动项目评价运动分析：肢体的运动模式及参与肌群运动分析：肢体的运动模式及参与肌群生理学分析：力量、爆发力、肌肉体积、肌肉耐生理学分析：力量、爆发力、肌肉体积、肌肉耐力哪个更为优先。力哪个更为优先。损伤分析：常见的肌肉、关节损伤部位及形成因损伤分析：常见的肌肉、关节损伤部位及形成因素素运动员评估运动员评估训练状态、背景与历史训练状态、背景与历史身体测试和评价身体测试和评价抗阻训练主要目的抗阻训练主要目的抗阻训练状态分级训练状态现行计划训练年限频
20、率（次/周）训练强度和量运动技巧初学者(无训练)无或刚开始2个月12次无或低无或低中级(中等水平)已在训练26个月23次中等基本高级(训练良好)已在训练1年以上34次以上高高根据训练周期安排训练重点赛季优先程度抗阻训练目标专项训练抗阻训练基本期低高先期是提高肌肉耐力和健硕程度,后期是力量和爆发力赛前期中中与专项相关的力量和爆发力或肌肉耐力,依项目特点而定比赛期高低与赛前期目标相同赛后调整(积极休息)随机随机无特别限定第二步：选择练习方式核心练习和辅助练习核心练习和辅助练习核心练习动用一组或多组大块肌肉，涉及两个或核心练习动用一组或多组大块肌肉，涉及两个或更多关节，在专项中起基本、直接的作用更多
21、关节，在专项中起基本、直接的作用优优先发展先发展辅助练习动用较少的肌肉，涉及一个主要关节，辅助练习动用较少的肌肉，涉及一个主要关节，常被用于防止损伤的练习或康复练习常被用于防止损伤的练习或康复练习注意：肩部关节，包括盂肱关节和肩带复合关节，被看作一个基本关节，脊柱也被看做一个基本关节。第二步：选择练习方式需考虑的因素需考虑的因素专项特点专项特点肌肉的平衡肌肉的平衡运动员的练习技巧和经验运动员的练习技巧和经验训练条件训练条件每节课有多少训练时间每节课有多少训练时间与专项运动方式相关联的抗阻训练举例运动方式相关的抗阻训练方法运球和传球伸肘下压,正握屈肘,小握距卧推踢球单边髋内收、外展，伸膝，抬腿自
22、由泳坐位下拉，侧举，负重弓步走跳跃高翻、上举、背蹬挥拍哑铃侧举，俯立侧举，腕屈伸划船俯立提铃，坐位后拉，伸髋蹬腿练习冲刺跑负重弓步走，负重上台阶，提踵练习投掷脑后弯举，仰卧头上伸肘，肩旋内，肩旋外第三步：训练频率同一组肌肉的抗阻训练最好间隔同一组肌肉的抗阻训练最好间隔1天，天，但最多不超过但最多不超过3天天抗组训练水平较高者，可采用抗组训练水平较高者，可采用“分割法分割法”，即不同训练日练习不同的肌群。，即不同训练日练习不同的肌群。应考虑的因素：应考虑的因素：训练状态训练状态训练周期安排训练周期安排训练负荷和练习类型训练负荷和练习类型根据训练状态安排抗阻训练频率训练状态训练状态建议的训练频率建
23、议的训练频率（课（课/周）周）初学者初学者23中级中级34高级高级47不同训练周期抗阻训练的频率（有训练的运动员）训练周期训练周期建议的训练频率建议的训练频率（次（次/周）周）基本期基本期46赛前季赛前季34比赛季比赛季12赛后调整（积极休息）赛后调整（积极休息）13第四步：练习顺序应使每一组练习都能有最大的力量和最应使每一组练习都能有最大的力量和最完善的技术来完成。完善的技术来完成。先安排爆发力练习、再安排其他核心练习、先安排爆发力练习、再安排其他核心练习、然后安排辅助力量然后安排辅助力量上身和下肢交替练习上身和下肢交替练习“推推”“拉拉”交替练习交替练习超级组和组合组超级组和组合组第五步：
24、负荷和重复次数重复次数与负荷是负相关的。当训练目标确定后，负荷和重复次数也基本确定了。负荷表达的方式：一次重复的最大重量（1RM）的%能重复指定次数的最大重量（nRM）%1RM最大重复次数最大重复次数10019529339048758568378087797510701167126515%1RM与最大重复次数的关系这这种种关关系系在在7 75 5%I IR RM M以以上上较较精精确确1RM和nRM测试的选择直接测定1RM适合于有抗阻训练经验、练习技术良好者对状态不佳或抗阻训练经验不足者，可考虑3RM测试来替代1RM测试不能保证数据可靠时，或辅助练习，或单侧联系，都不宜测试1RM通过测定nRM
25、估算1RM根据目标重复次数来测试nRM1.指导受试者以小负荷（轻松做起510次）进行热身；2.热身后间歇1分钟；3.增加负荷，使受试者能完成35次，增加方式为（热身性试举）：上身测试4-9kg或5-10%；下肢测试14-18kg或10-20%；4.休息2分钟；5.增加负荷,使受试者能完成23次,增加方式同3(保守性试举):6.24分钟休息;7.按照3增加负荷;8.令受试者进行1RM试举;9.如果运动员成功,休息24分钟,再由7开始重复;如果试举失败,休息24分钟,按如下方式减小负荷:上身测试24kg或2.5-5%;下肢测试:79kg然后回到8.继续增加或减小负荷,直到受试者可以以完好的技术完成
26、一次重复的最大重量测试,最好在5次测试之内找到1RM.1RM测试方案估算1RM10RM测试是常用的替代方法,核心练习和辅助练习都可选用.测试步骤与测试1RM 的步骤基本相似,只是每次测试都要做10个重复.测试的负荷增加较少,相当于1RM测试的一半.爆发力练习不能采用10RM方法.根据训练目标选择负荷和重复次数训练目标负荷（%1RM）目标重复次数*力量856*爆发力一次用力的项目809012多次用力的项目758535肌肉体积增大6785612肌肉耐力6712*这种力量训练是指核心练习,辅助练习的负荷不应大于8RM;*表中显示的爆发力练习的重复次数变化范围与%1RM和重复次数的关系是不一致的.一般
27、来说,爆发力练习的负荷选用80%1RM,重复次数为25次为宜。负荷增加幅度举例运动员情况*肌肉所在部位负荷增加幅度*弱小、训练水平较差上身12kg下肢24kg强壮、训练水平高上身24kg下肢47kg*教练要将运动员按表中所显示的两类来划分。*这种负荷的增加对于3组/课，510次/组的练习较合适。注意：在负荷增加后，重复次数不变。第六步：训练量指一次训练课举起的总负荷总负荷=组数*次数/组*负荷/次如各组负荷不一样，先计算每组训练量，再计算总训练量。单组即可获得效果多组练习效果较单组好根据训练目标确定训练量训练目标目标重复次数组数*力量626*爆发力一次用力的项目1235多次用力的项目3535肌
28、肉体积增大61236肌肉耐力1223*这种组数安排不包括准备活动在内，而且只针对核心练习；*一般来说,爆发力练习的负荷选用80%1RM,重复次数为25次为宜。第七步间歇时间根据训练目标确定间歇时间训练目标训练目标*间歇时间间歇时间力量力量25分钟分钟爆发力：爆发力：一次用力项目一次用力项目25分钟分钟多次用力项目多次用力项目25分钟分钟肌肉体积增大肌肉体积增大30秒秒1.5分钟分钟肌肉耐力肌肉耐力30秒秒肌肉活动的能量支持系统肌肉活动是高耗能的活动肌肉活动的耗能环节横桥循环（结合、摆动、分离）物质转运（离子泵）生物电分泌等能量的来源与去路糖代谢人体的糖储备及其供能形式糖原肌糖原与肝糖原血糖神经
29、系统的能源，必须维持稳定糖的分解代谢糖酵解：不需氧、产生乳酸，供能速率快、产生能量少（只为有氧氧化的5%）有氧氧化；需氧、彻底分解，供能速率较慢、产生能量较多。丙酮酸转化为乳酸糖代谢的途径糖原/葡萄糖丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸苹果酸-酮戊二酸琥珀酸乳酸三羧酸循环无氧有氧KrebscycleTheKrebsCycle净生成：NADH=3FADH=1脂代谢脂代谢脂肪分解脂肪分解为甘油和脂肪酸脂肪酸氧化为乙酰CoA乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化脂肪合成与储存可以多种物质为原料呼吸链与ATP合成酶复合体及其氧化磷酸化示意图。1分子NADH+H+经氧化磷酸化可生成3分子ATP，1分子FADH经氧化
30、磷酸化可生成2分子ATP。糖、脂肪和蛋白质代谢的相互关系三种能源物质氧化时的参数能源物质物理热价KJ/g生物热价KJ/g耗氧量L/gCO2产量L/g氧热价KJ/L呼吸商糖17.1717.170.830.83211.00蛋白质23.4317.990.950.7518.80.80脂肪38.9438.942.031.4319.70.71人体运动时的能量供应与消耗人体运动时的能量供应与消耗骨骼肌收缩的直接能源ATPATP的储量有限，需要不断补充，补充方式有：1、CP+ADP ATP2、糖酵解3、糖和脂肪的有氧氧化三个能量系统的特征能量系统底物贮量mmol.Kg-1.D可合成ATP量mmol.Kg-1.
31、D最大功率mmol.ATP.Kg-1.s-1达最大功率时间极量运动时间需氧量mmol.O2.ATP-1ATP-CP系统ATP2510011.2少于1s6-8s0CP778.6少于1s0糖酵解系统肌糖原3652505.2少于5s2-3min0有氧氧化系统肌糖原365130002.73min1-2h0.167脂肪49不受限制1.430min0.177能量系统对极量运动的贡献运动强度对能源利用的影响运动时间对能源利用的影响氧亏与运动后过量氧耗氧亏与运动后过量氧耗吸氧量随运动强度的增加而增加运动的经济性运动的经济性肌肉运动的生理支持、调节与控制系统肌肉血液循环呼吸系统消化系统排泄系统神经系统内分泌系统
32、体液的组成分细胞内液和细胞外液细胞外液包括组织间液（血管外）和血浆（血管内）组织间液血浆细胞内液细胞外液血液的组成由血细胞和血浆组成红细胞占血细胞的绝大部分，此外，还有白细胞和血小板血浆以水为主，其中有许多化学物质、抗体和激素等白细胞和血小板血浆红细胞红细胞压积血样42%血液的功能维持内环境的相对稳定：渗透压、PH、T、水、电解质、营养物质等运输作用：氧气、养料、代谢废物等调节作用：激素、体温等防御和保护作用：白细胞、免疫物质、止血和凝血等渗透压渗透：水分子通过半透膜向溶液扩散的现象。渗透压：溶液促使膜外水分子向内渗透的力量。与溶质分子的数目呈正比，而与其颗粒大小无关。晶体渗透压：由Na+、C
33、a+、Cl-、HCO3-等晶体物质形成。胶体渗透压：由蛋白质等胶体物质形成。血浆渗透压由晶体渗透压和胶体渗透压组成晶体渗透压构成血浆渗透压的主体胶体渗透压只有只有25-30mmHg25-30mmHg，但非常重要，但非常重要，因为胶体物质不能通过血管壁。对于维持血因为胶体物质不能通过血管壁。对于维持血管内外的水平衡意义重大管内外的水平衡意义重大。等渗溶液等渗溶液：渗透压与血浆相等相等的溶液，如0.9%NaCl、5%葡萄糖溶液等。低渗溶液低渗溶液：渗透压低低于血浆高渗溶液高渗溶液：渗透压高高于血浆人体水平衡的维持水的来源：食物、饮料、内生水水的排出：尿、汗、呼出气、大便维持水平衡的主要器官：肾脏维
34、持体内水平衡的途径维持体内水平衡的途径:血浆晶体渗透压的改变血浆晶体渗透压的改变循环血量的改变循环血量的改变（1 1）血浆晶体渗透压的改变）血浆晶体渗透压的改变缺水时缺水时血浆渗透压血浆渗透压下丘脑渗透下丘脑渗透压感受器（压感受器（+）垂体后叶（垂体后叶（+）抗利尿激素抗利尿激素水重吸收水重吸收尿量尿量大量饮水大量饮水血浆渗透压血浆渗透压下丘脑下丘脑渗透压感受器（渗透压感受器（-）垂体后叶（垂体后叶（-）抗利尿激素抗利尿激素水重吸收水重吸收尿量尿量（水利尿）（水利尿）（2 2）循环血量的改变）循环血量的改变饮水量饮水量循环血量循环血量心房、胸心房、胸腔大腔大V V容量感受器（容量感受器（+）抗
35、利尿素抗利尿素尿量尿量 饮水量饮水量循环血量循环血量心房、胸心房、胸腔大腔大V V容量感受器（容量感受器（-）抗利尿素抗利尿素尿量尿量运动与水平衡运动可引起脱水，应尽量防止轻微的水缺乏，即可明显损害运动能力应注意运动前的充分水合，运动中科学补水（不要补纯水不要补纯水）无口渴感，也应饮水运动后的水合非常重要补液量及钠的摄入量应超过汗液丢失量血液的酸碱度Normal:正常（）pH=7.4Acidosis:酸化（不得低于6.9）pH7.4AbnormalpHcandisruptnormalbodyfunctionandaffectperformancepH值异常会导致生理功能紊乱，并影响运动能力酸中
36、毒和碱中毒AcidosisandAlkalosis血液酸碱缓冲对红细胞内KHCO3/H2CO3K2HPO4/KH2PO4Hb钾盐/Hb碳酸氢盐/碳酸缓冲系统红细胞外（血浆）NaHCO3/H2CO3Na2HPO4/NaH2PO4蛋白质钠盐蛋白质钠盐/蛋白蛋白质质CO2+H2O H2CO3 H+HCO3-血液成分的缓冲能力缓冲液缓冲能力（Slykes）碳酸氢盐18.0血红蛋白8.0蛋白质1.7磷酸盐0.3合计28.0人体能忍受的动脉血和骨骼肌PH范围动脉血PH6.97.5骨骼肌PH6.637.10碱储备血液中缓冲酸性物质的主要成分是碳酸氢钠，通常以每100毫升血浆的碳酸氢钠的含量来表示碱储备。以每
37、100ml血浆中碳酸能解离出的二氧化碳的毫升数来间接表示。50-70%碳酸氢钠/碳酸的比值为20：1训练能提高碱储备酸碱平衡的维持运动可引起酸碱平衡紊乱由血液、呼吸、肾脏维持血液酸碱缓冲对缓冲内环境酸碱变化呼吸排出二氧化碳肾脏通过H H+-Na-Na+交换交换排酸保碱排酸保碱运动时血液循环功能的变化肌肉运动时心输出量的变化心脏活动加强；呼吸运动加强和肌肉的节律性收缩使回心血量增加；容量血管收缩使静脉回流增加。肌肉运动时各器官血液量的变化特点：参与运动肌肉和心脏的血流量增加；不参与运动的肌肉和内脏血流量下降；皮肤血流，先减少，后增加。意义：保证运动肌肉的血供；维持一定的血压血压搏出量心输出量心率
38、动-静脉氧差运动训练对血液循环系统的影响血浆总量与红细胞总量都增加，但前者增加更明显，因此，单位血液中红细胞的数量下降，粘滞性下降窦性心动徐缓安静和亚极量运动时的心率下降运动性心脏增大力量训练：以心室壁增厚为主耐力训练：以心腔增大为主心泵功能储备增加（极量运动时的CO显著增加）A-VO2差增大调节机能改善GroupsCapillariesMusclefibersRatioDiffusionpermm2permm2distanceWell-trainedPreexercise6404401.520.1Postexercise6114141.620.3UntrainedPreexercise600
39、5571.120.3Postexercise5995761.020.5 有训练者肌纤维较粗，单位面积的肌纤维较少，毛细血管有训练者肌纤维较粗，单位面积的肌纤维较少，毛细血管与肌纤维的比率比未训练者高出近与肌纤维的比率比未训练者高出近50%。J Appl Physiol，1971，30：860-863 变量无运动习惯的男性世界级长跑运动员训练前训练后安静心率756545最大心率185183174安静搏出量（ml）6070100最大搏出量（ml）120140200安静心输出量（L/min）4.54.54.5最大心输出量（L/min）22.225.634.8心脏容积（ml）7508201200血容量
40、（L）4.75.16.0安静收缩压（mmHg）135130120最大收缩压（mmHg）200210220安静舒张压（mmHg）787665最大舒张压（mmHg）828065无运动习惯者与优秀耐力运动员心血管变量的比较测定心率和血压在运动实践中的意义测定心率和血压在运动实践中的意义（一）脉搏（心率）（一）脉搏（心率）动脉血管壁随心脏的收缩和舒张而发生的规律性搏动，1、基础心率和安静心率可用于机能评定2、评定心脏功能及身体机能状况3、控制运动强度（二）血压（二）血压1、清晨和安静血压应稳定2、定量负荷前后的血压反应及恢复状况可检查心血管机能并区别其机能反应类型运动训练时，可根据血压变化了解心血管机
41、能对运动负荷的适应情况。EffectofArterialPCO2onVentilationChangesinPO2,PCO2,andVEintheRest-to-WorkTransitionVentilatoryReponsetoExercise:Trained vs.Untrained变量无运动习惯的男性世界级长跑运动员训练前训练后安静通气量（L/min）766最大通气量（L/min）110135195安静潮气量（L）0.50.50.5最大潮气量（L）2.753.03.9肺活量（L）5.86.06.2余气量（L）1.41.21.2安静动-静脉氧差（ml/100ml）6.06.06.0最大动-
42、静脉氧差（ml/100ml）14.515.016.0安静吸氧量（ml/kg/min）3.53.53.5最大吸氧量（ml/kg/min）40.749.981.9安静血乳酸（mmol/L）1.01.01.0最大血乳酸（mmol/L）7.58.59.0无运动习惯者与优秀耐力运动员呼吸与代谢变量的比较运动中的呼吸紊乱呼吸困难（dyspnea）呼吸肌疲劳导致不能重新调整血PCO2和H+，恢复内环境稳态过度通气（hyperventilation）显著降低PCO2，但不增加PO2运动前过度通气，并不能提高运动能力，可能有害ValsalvaManeuver关闭声门，用力呼气，增加胸内压身体成分、体重控制与膳食
43、策略身体成分、体重控制与膳食策略关注的主要问题体成分及其测量方法体成分及其测量方法能量平衡能量平衡体重与肥胖体重与肥胖营养素平衡营养素平衡膳食与行为策略膳食与行为策略体成分与运动成绩体成分与运动成绩人体体成分人体体成分1919世纪末、世纪末、2020世纪初，认识到中性脂肪不结合水和电世纪初，认识到中性脂肪不结合水和电解质，因此组织成分用无脂的成分为基础进行计算；解质，因此组织成分用无脂的成分为基础进行计算；假设瘦体质的组成恒定，通过分析其中一种组分的量假设瘦体质的组成恒定，通过分析其中一种组分的量就可以估计去脂体质的多少。就可以估计去脂体质的多少。物质男女molgmolg水2500450001
44、70031000氢（无水）10002000-氧（无水）902900-碳133316000-氮641800461300钙27110021830磷1650013400钾3.61402.56100钠4.171003.277氯2.68952.070硫4.4140镁0.7819硒0.6418铁0.0754.2氟0.142.6锌0.0352.3铜0.00110.07锰0.000180.01碘0.0000790.01右表为男性和女性右表为男性和女性参考人全身各种组参考人全身各种组分的含量分的含量体成分测量方法介绍一：体成分测量方法介绍一：密度法密度法由称量人体在空气中和水下的重量，用肺余气量（由称量人体在空
45、气中和水下的重量，用肺余气量（RVRV）和肠道中气体的假定值调整而得出体密度（和肠道中气体的假定值调整而得出体密度（D D）；可由肺）；可由肺活量（活量（VCVC）来推算）来推算RVRV成年男性：成年男性：RV=0.24*VCRV=0.24*VC；成年女性：；成年女性：RV=0.28*VCRV=0.28*VC青年男性：青年男性：RV=0.198*VCRV=0.198*VC；青年女性：；青年女性：RV=0.259*VCRV=0.259*VC成人的瘦体质和脂肪密度分别为：成人的瘦体质和脂肪密度分别为：1.1001.100、0.900g/cm0.900g/cm3 3；脂肪脂肪%=%=（5.95/D-
46、5.405.95/D-5.40）*100%*100%脂肪脂肪%=%=（4.570/D-4.1424.570/D-4.142）*100%*100%缺点：不适合年龄小的儿童和老年人，来自肠内气体的缺点：不适合年龄小的儿童和老年人，来自肠内气体的误差。误差。体成分测量方法介绍二：体成分测量方法介绍二：稀释法稀释法测量体液量，方法多样，如测量测量体液量，方法多样，如测量K K、NaNa、ClCl、H H2 2O O、细、细胞外液等。胞外液等。用用EvansEvans蓝燃料（蓝燃料（T-1824T-1824）或）或131131碘标记的白蛋白来估碘标记的白蛋白来估计血浆量；计血浆量；用于估计细胞外液的物质
47、有：菊糖、用于估计细胞外液的物质有：菊糖、SCNSCN-、BrBr-、8282BrBr-、3535SOSO4 42-2-用用2 2H H、3 3H H或或1818O O稀释法或酒精稀释法测量总水稀释法或酒精稀释法测量总水体成分测量方法介绍三：体成分测量方法介绍三：4040K K计数计数身体中含有天然同位素身体中含有天然同位素4040K K，其含量足以用低背景的闪，其含量足以用低背景的闪烁计数仪检测和定量。烁计数仪检测和定量。4040K K的半衰期很长（的半衰期很长（1.31.3109109年），已知其丰度为年），已知其丰度为0.012%0.012%，由此可计算全身，由此可计算全身K K含量。含
48、量。假设假设FFMFFM的的K K含量相当稳定，检测体内含量相当稳定，检测体内K K含量之后即可含量之后即可计算计算FFMFFM量。量。体成分测量方法介绍四：体成分测量方法介绍四：代谢平衡代谢平衡可以测量身体中许多元素的细微变化。可以测量身体中许多元素的细微变化。缺点：只测量体成分的改变，需要受试者密切配合，代缺点：只测量体成分的改变，需要受试者密切配合，代谢病房费用高，未测定皮肤丢失量，会造成一定误差。谢病房费用高，未测定皮肤丢失量，会造成一定误差。体成分测量方法介绍五：体成分测量方法介绍五：尿肌酐尿肌酐尿肌酐可以反映肌肉组织的量尿肌酐可以反映肌肉组织的量FFMFFM与尿肌酐的相关性很好与尿
49、肌酐的相关性很好根据动物和人体实验数据，去脂骨骼肌平均占总去脂根据动物和人体实验数据，去脂骨骼肌平均占总去脂体重的体重的49%49%当给予素食时，肌肉质量（当给予素食时，肌肉质量（MMMM）与排泄的尿肌酐）与排泄的尿肌酐（CrCr）的关系是：）的关系是：MMMM（kgkg）=11.8Cr=11.8Cr（g/dg/d）+10.1+10.1体成分测量方法介绍：体成分测量方法介绍：其他方法其他方法体格测量：体格测量：BMIBMI、皮皱厚度、腰围、皮皱厚度、腰围计算机控制的计算机控制的X X线断层（线断层（CATCAT）扫描）扫描生物电阻抗（生物电阻抗（BIABIA）：只有水和非脂肪组织可以导电，）：
50、只有水和非脂肪组织可以导电，令很弱的高频交流电（令很弱的高频交流电（500uA500uA，50kHz50kHz）通过身体。）通过身体。全身电传导（全身电传导（TOBECTOBEC）核磁共振成像核磁共振成像双能双能X X线吸收：测量骨骼中矿物质含量、总体和局部线吸收：测量骨骼中矿物质含量、总体和局部体脂及瘦体质。体脂及瘦体质。身体成分测定：皮脂厚度法测量皮褶厚度估算皮下脂肪厚度，再计算身体密度、测量皮褶厚度估算皮下脂肪厚度，再计算身体密度、体脂体脂%和瘦体重和瘦体重测量点：右肩胛骨下角的下方；右上臂肩峰点至桡骨测量点：右肩胛骨下角的下方；右上臂肩峰点至桡骨头连线的中点肱三头肌肌腹处，两者相加为头