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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、运动生理学概一、运动生理学概述述二、运动生理学二、运动生理学在健身和竞技中的应用在健身和竞技中的应用三、运动生理学三、运动生理学的若干基本概念的若干基本概念四、运动生理学四、运动生理学的发展和展望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？什么是运动生理学？生理学是一门研究生物体生命活生理学是一门研究生物体生命活动规律的科学。动规律的科学。人体生理学是生
2、理学的一个分支，人体生理学是生理学的一个分支，是研究正常人体生命活动规律和人体各是研究正常人体生命活动规律和人体各器官系统生理功能的科学。器官系统生理功能的科学。运动生理学是研究人体在体育运动运动生理学是研究人体在体育运动过程中，或在长期体育锻炼影响下，人过程中，或在长期体育锻炼影响下，人体生理活动变化的规律，并应用它去指体生理活动变化的规律，并应用它去指导人们合理地从事和科学地进行体育教导人们合理地从事和科学地进行体育教学或运动训练。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掌握正常人体功能活动的基本规律和原理；l掌握人体在体育锻炼与运动训练的影响下，身体机能活动产生反应与适应
3、的基本规律和机制；l掌握体育锻炼和运动训练的基本生理学原理和方法；l掌握人体运动能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节过程称为稳态。调节调节1.1.神经调节神经调节 通过通过反射活动反射活动来实现。反射的基础是来实现。反射的基础是反射弧。反射弧。反射反射弧：弧：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 效效应器应器反应反应 特点：
4、迅速，精确。特点：迅速，精确。神经调节神经调节调节调节2.2.体液调节体液调节 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 效应器效应器（内分泌腺）（内分泌腺）激素激素 靶器官靶器官 反应反应 大多数激素需要通过血液循环运输到距离较远的部大多数激素需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
5、液最活跃的部分，故将这种调节方式称为节方式称为体液调节体液调节。特点：缓慢，持久，广泛。特点：缓慢，持久，广泛。调节调节3.3.自身调节自身调节 指器官、组织或细胞在不依赖神经调节和体指器官、组织或细胞在不依赖神经调节和体液调节情况下，自身对刺激发生的适应性反应过液调节情况下，自身对刺激发生的适应性反应过程。程。调节特点：调节幅度较小，灵敏度较差。调节特点：调节幅度较小，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能力或特性，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化均统称为刺激。反应：环境变化时，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化，称为
6、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.刺激必须具有足够的强度2.刺激必须持续一定的时间3.刺激必须具有一定的强度-时间变化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，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逐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能力。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
7、远超过平原地区的居民。运动员经过长期的力量训练可使肌肉的力量和体积增加；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化产生适应的结果。反馈与前馈负反馈颈动脉窦颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射和主动脉弓压力感受性反射 （负反馈调节）（负反馈调节）正反馈 分娩的正反馈控制分娩的正反馈控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 (+)反馈反馈与前馈与前馈的比较的比较 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
8、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
9、的发展与展望运动生理学的发展与展望 生理学是一门实生理学是一门实验科学。生理学几乎验科学。生理学几乎所有的知识都是通过所有的知识都是通过实验获得的。英国人实验获得的。英国人哈维哈维是近代生理学的是近代生理学的奠基人。奠基人。William Harvey (1578-1657)哈维创立血液循环理论的故事哈维创立血液循环理论的故事l 哲学家亚里士多德亚里士多德的观点：食物在心脏内转变成血液；心脏给血液加热；动脉里充满了空气；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。这种错误观点延续了几百年。l l 18001800年前，古罗马神医年前，古罗马神医盖仑盖仑盖仑盖仑否
10、定否定亚里士多德亚里士多德的观点，指出，指出 人血管里流的是人血管里流的是血血。这一观点比亚里士多德前进了一大步。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动之后，便消失消失在人 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动却从未想到血液会循环流动；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，比利时医生维萨里维萨里认为盖仑的理论是错误的。不久，西班牙医生塞尔维特塞尔维特便提出了血液在心肺之间进行小循环小循环的看法，这两位巴黎大学里的同学，相继向权威盖仑盖仑进行挑
11、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。这两位医生为了研究人的血液循环，向权威挑战，献出了宝贵的生命。l l 半半个个世世纪纪之之后后，哈哈哈哈维维维维医医生生决决心心弄弄清清人人体体血血液液的的奥奥秘秘。他他系系统统地地分分析析了了前前人人的的研研究究情情况况：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赫赫罗罗罗罗非非非非拉拉拉拉斯斯斯斯，最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，
12、盖盖盖盖仑仑仑仑提提出出了了血血液液流流动动的的理理论论；1515世世纪纪，著著名名画画家家、医医生生达达达达芬芬芬芬奇奇奇奇，通通过过解解剖剖，发发现现并并提提出出了了心心心心脏脏脏脏有有有有四四四四个个个个腔腔腔腔的的理理论论，以以及及维维维维萨萨萨萨里里里里与与塞塞塞塞尔尔尔尔维维维维特特特特研研究究的的成成果果。前前人人的的研研究究成成果果，首首先先开开拓拓了了哈哈维维的的视视野野。然然而而，他他是是一一个个善善于于思思索索的的人人，并并不不迷迷信信权权威威的的理理论论，更更难难能能可可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，他他喜喜欢欢“打打破破沙沙锅锅问问到到底底”，
13、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失失了吗？怎么会消失的呢？了吗？怎么会消失的呢？”等等。等等。l l 他决心像伽利略一样，通过实验，去揭开人体血液循环的神秘他决心像伽利略一样，通过实验，去揭开人体血液循环的神秘面纱。他首先拿动物开刀。他认为动物的血液与人有着相似之处，面纱。他首先拿动物开刀。他认为动物的血液与人有着相似之处，据他的笔记记载，他一生共解剖过动物的种类多达据他的笔记记载，他一生共解剖过动物的种类多达4040多种。他解剖多种。他解剖过许多大动物，通过解剖，终于过许多大动物，通过解剖，终于发现心脏像一个水泵发现心脏像一个水泵发现心脏像一个水泵发现心脏像
14、一个水泵，把血液压出，把血液压出来，血液便流向全身。哈维用兔子和蛇，反复做实验，他把它们解来，血液便流向全身。哈维用兔子和蛇，反复做实验，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，观剖开之后，找出还在跳动的动脉血管，然后用镊子把它们夹住，观察血管的变化，他发现血管通往心脏的一头很快膨胀起来，而另一察血管的变化，他发现血管通往心脏的一头很快膨胀起来，而另一端就马上瘪下去了，这说明端就马上瘪下去了，这说明血是从心脏里向外流出来的血是从心脏里向外流出来的血是从心脏里向外流出来的血是从心脏里向外流出来的，由此证明，由此证明动脉里的血压在升高动脉里的血压在升高动脉里的血压在升高动
15、脉里的血压在升高。他又用同样的方法，找出了大的静脉血管，。他又用同样的方法，找出了大的静脉血管，用镊子夹住，其结果正好与动脉血管相反，靠近心脏的那一段血管用镊子夹住，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，而远离心脏的另一端鼓胀了起来，这说明瘪了下去，而远离心脏的另一端鼓胀了起来，这说明静脉血管中的静脉血管中的静脉血管中的静脉血管中的血是流向心脏的血是流向心脏的血是流向心脏的血是流向心脏的。l l 哈维在不同的动物解剖中发现了上述同样哈维在不同的动物解剖中发现了上述同样的结果，他终于得出了这样一个结论：的结果，他终于得出了这样一个结论：血液血液由心脏这个由心脏这个“泵泵”压出来
16、，从动脉血管流出压出来，从动脉血管流出来，流向身体各处，然后，再从静脉血管中来，流向身体各处，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。流回去，回到心脏，这样完成了血液循环。他把这一发现写成了他把这一发现写成了动物心脏和血液运动动物心脏和血液运动一书，正式提出了关于一书，正式提出了关于血液循环血液循环的理论。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实验。他请了一些比较瘦的人（容易在身上找到血反复地实验。他请了一些比较瘦的人（容易在身上找到血管）。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
17、手臂上的大静脉血管用绷带扎紧，结果发现靠近心脏的一段血管瘪下去，而另一端鼓了起来。他发现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，发现远离心脏的那一端动脉不再跳动，又扎住了动脉血管，发现远离心脏的那一端动脉不再跳动，而另一端，很快鼓了起来。而另一端，很快鼓了起来。证明完全与动物的血液循环是证明完全与动物的血液循环是证明完全与动物的血液循环是证明完全与动物的血液循环是一样的一样的一样的一样的。他在书上告诫人们：。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，都应当以实验为依据，而不应当以书籍为依据；都学的，都应当以实验为依据，而不应当以书籍为依据；都
18、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 哈维哈维还通过一个简单的数学运算来最先形成血液循还通过一个简单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环这一概念的。哈维估计心脏每次跳动的排血量大约是是两盎司两盎司，由于心脏每分钟跳动，由于心脏每分钟跳动7272次次，所以用简单的，所以用简单的乘法运算就可以得出结论：每小时大约有乘法运算就可以得出结论：每小时大约有540540磅血液磅血液从心脏排入主动脉。但是从心脏排入主动脉。但是540540磅远远超过了一个正常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
19、重量。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认识到了因此哈维似乎明显地认识到了等量的血液往复不停地等量的血液往复不停地等量的血液往复不停地等量的血液往复不停地通过心脏通过心脏通过心脏通过心脏。提出这一假说后，他花费了九年时间来做。提出这一假说后，他花费了九年时间来做实验和仔细观察，掌握了血液循环的详细情况。实验和仔细观察，掌握了血液循环的详细情况。l l 哈维他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了哈维他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了心血心血运动论运动论和和论动物的生殖论动物的生殖两书以及几封为两书以及几封为心血运动论心血运动论辩护的公开信。其中辩护的公开信
20、。其中16281628年，发表的划时代著作年，发表的划时代著作Heart and movement of blood（中译名（中译名心血运动论心血运动论），这是第一），这是第一本基于实验的生理学著作，标志着近代生理学的诞生，同时也本基于实验的生理学著作，标志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。奠定了哈维在科学发展史上的重要地位。l l 哈哈维在书中明确指出，维在书中明确指出，动脉把血液从心脏输出而同时静脉动脉把血液从心脏输出而同时静脉把血液输入心脏把血液输入心脏。由于没有显微镜，哈维无法看到毛细血管。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
21、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现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现了毛细血管）。毛细血管）。l l 直直到到哈哈维维16571657年年逝逝世世以以后后的的第第四四年年，伽伽伽伽利利利利略略略略发发明明的的望望远远镜镜，被被意意大大利利马马马马尔尔尔尔比比比比基基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，观观察察到到毛毛毛毛细细细细血血血血管管管管的的的的存存存存在在在在，才才真真正正证证实实了了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
22、，标志着当时的科技在医学领域中的显著成就。环理论的被确认，标志着当时的科技在医学领域中的显著成就。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志志着着新新的的生生命命科科学学的的开开始始，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要组组成成部部分分。哈哈维维因因为为他他的的出出色色的的心心血血系系统统的的研研究究（以以及及他他的的动动物物生生殖殖的的研研究究），使使得得他他成成为为与与哥哥哥哥白白白白尼尼尼尼、伽伽伽伽利利利利力力力力、牛牛牛牛顿顿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
23、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。中国中国近代生理学的产生和发展近代生理学的产生和发展左右：林可胜、侯祥传、侯宗濂、沈淇、Necheles H 等生理学家在学生实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。其主要研究领域是肌肉收缩后恢复期的产热过程。此外，Hill通过对运动
24、氧耗的研究，率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能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，从而使开始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研究，他和英国生理学家希尔一起分享了1922年的诺贝尔医学与生理学奖。lAugust Kroug(18741949)，丹麦生理学家。因研究微循环而获得1920年的诺贝尔医学奖。此外，August Kroug还研究和设计了检测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
25、中,前苏联在运动生理学方面研究不容忽视。巴甫洛夫(Ivan Petrovich Pavlov,18491936)从研究消化的生理过程中发现条件反射现象，从而开创了条件反射的研究，建立了高级神经活动的学说。前苏联运动生理学研究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：哈佛疲劳实验室美国运动生理学：哈佛疲劳实验室该实验室由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，该实验室面向美国和世界各国广纳人才，从事有
26、关代谢、环境因素作用、血液、营养及体能测评方面的研究工作。在该实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。哈佛实验室关闭后，众多运动生理学家出走世界各地，促进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研究。l猪饲道夫是日本现代运动生理学的拓建者，他领导东京大学的运动生理血管研究室为日本培养了运动生理
27、学的专门人才，并在运动生理学与运动生物力学的综合研究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：伦敦大学的希尔（A.V.Hill），20年代发表了肌肉活动、人的肌肉运动、有生命的机器，他的研究奠定了运动生理学作为生理学一个独立分支的基础。2.1924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年赵敏学编著的实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:北京体院首次培养出运动生理学研究北京体院首次培养出运动生理学研究生。生。19581958年年:国家体育科学
28、研究所成立，其中设置国家体育科学研究所成立，其中设置了运动生理学研究室，这是我国第一个专门研了运动生理学研究室，这是我国第一个专门研究运动生理学的科研机构。究运动生理学的科研机构。20012001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，标志着运动生理学已发展成为生理科学成立，标志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研究现状运动生理学研究现状主要研究方法：实验研究实验对象：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研究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
29、子水平。运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理学主要研究设备运动生理的研究展望运动生理的研究展望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，与生命科学的研究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。运动生理学的研究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，研究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研究手段 目前，因特网以信息查询、电子刊物、专题讨论和电子会议等形式为学者们提供了一个崭新的信息交流环境，运动生理学工作者可以充分利用网络技术，与国内外同行及时交流信息，随时掌握最新的研究动态。3.突出应用性研究特征 作为一门应用性学科，运动生理学研究越来越多的面向体育运动实践。同学们！下课了