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1、运动生理学 绪论,主讲教师：吕新颖,绪 论,体育专业所学的运动生理学是在人体生理学的基础上发展起来的一门应用性学科，它和运动解剖学、体育保健学等共同构建了体育专业教学中的有关人体科学的理论体系，是体育专业教学中的一门主干课程。,一、课程介绍,运动生理学是体育教育专业的主干专业基础课程之一，本课程两学期学完，每周二节，实验教学12学时。 运动生理学教学安排：第一学期主要学习基础生理（人体生理） ，第二学期主要学习应用生理（运动生理）。,自然科学,生物科学,生理学,人体生理学,运动生理学,人体解剖：用特殊的刀或剪子将人体分割或切开的意思。,人体解剖学：对解剖后的人体外部形状和内部构成及各器官之间的
2、搭配排列进行研究的学问。,形态：人体外部形状。,结构：内部构成及各器官之间的搭配排列。,生理：生命现象发生的原因和道理。,生命：生物体具有活动的能力,原理：带有普遍意义的道理。,人体机能：人体各器官、系统所表现出来的生命活动现象（肌肉工作、呼吸、消化、排泄等）。,人体生理学：是研究人体机能活动规律的一门科学。,运动生理学：是研究在体育活动的影响下人体的机能活动变化规律的科学。,我们的教材就是人体生理学和运动生理学的合订本。其既有基础理论，又有应用理论。,二、运动生理学的主要研究方法 以实验方法为主导(包括动物实验和人体实验) 也可采用一般学科的研究方法：如观察法、分析法、调查法等 现代高科技手
3、段：如核磁共振、计算机断层扫描、彩色多谱勒、遥测技术等,一般说来，运动生理学的研究是从人体整体，器官和系统，细胞和分子三个不同的水平进行的。,整体水平研究,在整体水平上研究人体在一定的环境条件下运动时，人体各系统、器官之间的相互关系，以及人体各系统、器官对运动的反应和适应过程。如：研究人体运动时肌肉工作能力、心血管系统的机能、呼吸系统的机能、内分泌机能物质和能量代谢等的变化，以及它们对运动的适应程度。,器官、系统水平研究,人体运动时整体机能的表现，是建立在各器官、系统机能活动密切协调配合的基础之上。欲探讨人体运动时的机能变化，必须对各器官系统的机能进行研究。 器官和系统水平的研究，有利于把复杂
4、的整体生命活动化整为零地分别进行研究，从而更加准确、方便地把握机体的生命活动规律 如：运动时心血管系统的机能会发生较大的变化，表现为心率、血压、心输出量升高。对引起这些指标升高的因素和变化特点的研究，就是器官、系统水平研究。,细胞、分子水平研究,器官是由一些具有特殊功能的细胞群所组成，各器官、系统的生理机能取决于这些具有特殊功能的细胞群，而每个细胞的生理功能又依赖于构成细胞的生物分子。细胞、分子水平的研究主要是研究运动时细胞内各亚微结构的机能，以及生物分子的特殊理化变化过程。有关运动时骨骼肌超微结构变化，收缩蛋白的结构和代谢水平变化，线粒体、生物膜、酶系统等机能的变化，就属于细胞、分子水平的研
5、究。 细胞和分子水平的研究，有助于揭示生命现象的最本质的基本规律，并对理解其它层次的生理活动过程具有普遍的指导意义。,三、运动生理学的研究对象,研究在体育运动的影响下人体各器官机能的变化规律； 研究体育运动过程中人体机能的调节与适应； 研究不同人群体育运动过程中的机能变化特点； 研究不同环境条件下运动时机能变化特点； 研究体育运动训练和教学的生理学原理。,四、学习运动生理学的意义,帮助我们更好地理解体育教学和训练的基本原理和基本规律，（使体育教学和训练增加科学性、减少盲目性；解答学生锻炼中遇到的问题；解释体育锻炼的基本常识；武装我们的教育素养、提高我们的社会地位）。 帮助我们创造和设计新的教学
6、、训练和健身方法与手段。 帮助我们更好地学习运动生物化学、运动医学及各门技术课等后续课程。,五、运动生理学的学习方法,勤于在实践中观察和思考 培养分析推理，理解记忆的能力 在实践体会中学习，加强生理知识与运动实践和日常生活的结合。 提高课堂学习效率（课前看书，便于理解；课后看书便于记忆）。 课后多做习题，整理笔记（内容含量大，当堂课难以消化；学科发展较快，新信息要介绍，书中高度概括的理论要展开）。,六、生命活动的基本特征,新陈代谢 兴奋性 适应性 生殖,新陈代谢,生物体与周围环境之间不断进行的物质交换和能量转移的过程，称为新陈代谢。其包括合成代谢和分解代谢。 人体的各种功能都是建立在新陈代谢的
7、基础上的。,人体的各种功能的基本单位是细胞。人体的每个细胞都在进行着个体的新陈代谢。 人体的细胞都是浸泡在细胞外液之中。这些细胞外液是细胞的直接生活环境。,内环境,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。,细胞与内环境间的物质交换形式,单纯扩散 易化扩散 主动转运 出胞和入胞,细胞膜的结构（液态脂质双分子层）,单纯扩散,脂溶性物质由高浓度一侧向低浓度一侧运动的过程（顺浓度梯度的运动）。 人体靠这种单纯扩散形式的物质不多，主要有O2 、 CO2 等气体分子，其扩散量与浓度梯度成正变。,易化扩散,不溶于脂质的或亲水性物质，在膜蛋白的
8、帮助下，由高浓度一侧向低浓度一侧扩散或转运的过程（顺浓度梯度的运动）。 扩散运输的物质主要有Na+ K+ ca+ 葡萄糖、氨基酸等小分子物质。 帮助易化扩散的膜蛋白的转运方式主要有“载体”和“通道”两种。,经通道的易化扩散,经载体的易化扩散,主动转运,物质分子在载体蛋白帮助下，由浓度低的一侧向高浓度一侧，并消耗能量的转运过程。,钠钾泵：,在膜外：与K+亲和力强，与Na+亲和力弱。,在膜内：与Na+亲和力强，与K+亲和力弱,返回,通道转运与钠-钾泵转运模式图,出胞和入胞,一些大分子的物质或物质团块出入细胞时，会有更复杂的膜结构和功能的变化。,出胞,入胞,兴奋性,生物体具有对刺激产生生物电反应的能
9、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,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,可兴奋细胞的强度-时间曲线,基强度,时值,强度,时间,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。,组织兴奋性的评价,1.阈强度：阈强度越低，表明组织兴奋性越高，反之，越低。 基强度：
10、刺激引起组织兴奋所需最起码的强度。 2.时值：用2倍基强度刺激刺激组织，刚能引起组织兴奋所需的最短作用时间。时值越小，表明组织兴奋性越高。,组织发生兴奋后兴奋性的变化规律,绝对不应期：紧接在兴奋之后，其兴奋性降低为零。即无论多强的刺激，均不能引起反应。 相对不应期：兴奋性逐渐恢复，此时须用高于正常阈值的刺激才能引起反应。 超常期：兴奋性继续回升，并超过正常水平，用阈下刺激，就能引起反应。 低常期：兴奋性继续向降低方向发展，出现一个持续时间较长的时期。 最后兴奋性恢复正常。,由于绝对不应期的存在，兴奋过程就不会融合，使每次相继的兴奋之间有一个时间间隔。这样兴奋的发生和传导是“脉冲式”的。,生物电
11、示意图,+,+,+,+,+-+,+-+,去极化,反极化,复极化,超极化,生物电产生的机制（离子学说）,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,A-,A-,细胞膜内外离子分布的浓度差异,静息电位与动作电位,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
12、位(又称“极化状态”)。 动作电位：当细胞受到刺激时，细胞膜内外产生的电位变化，称动作电位。,去极化：膜内电位负值除去减小 超极化：膜内电位负值增大 复极化：膜去极化后，又恢复到安静时的极化状态,生物电产生的机制（离子学说） 为了保持细胞的兴奋性，维持膜内外钠离子和钾离子的浓度差异，细胞膜上的钠-钾泵，可以把钠离子运出膜外，而把钾离子运回膜内。这种转运过程是逆浓度差进行的，需要消耗能量。,生物电产生的机制（离子学说）,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+
13、,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,A-,A-,静息电位的产生机制,+,-,-,+,+,-,+,-,细胞膜内外的K离子 浓度梯度成为K外流的 动力，使K离子外流。,随着K外流，细胞膜内 外形成了一个电位梯度 成为K外流的阻力。,生物电产生的机制（离子学说）,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K
14、+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,A-,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,Cl_,A-,A-,动作电位的产生机制,K+,Na+,Na+,Na+,Na+,_,_,_,_,_,+,+,+,+,+,+,_,+,_,全或无现象,可兴奋细胞受刺激时，只要刺激强度达到阈值，则可引起一个具有一定幅度的动作电位，且动作电位的幅度不随刺激强度的增大而增大，也不因传播距离的延长而衰减。但若刺激强度达不到阈值，则不能引起动作电位。,这是由于Na+平衡电位的缘故。细胞内外的Na+浓度差决定了动作电
15、位波形的大小。,此特性告诉我们，每个细胞传导的信息单位都是一样的。机体之所以对信息的识别，在于识别动作电位的数量和频率（其由每个细胞的绝对不应期的长短所决定的）。,动作电位在同一细胞的传导神经冲动的传导（局部电流学说）,兴奋在同一细胞上的传导 （一）传导机制：局部电流,（二）传导方式： 无髓鞘N纤维的兴奋传导为近距离局部电流 有髓鞘N纤维的兴奋传导为跳跃式,动作电位在传导过程中的特点：,电波长度不变：因传导时，去极化和复极化交替进行。,信号不衰减：因电荷的流动会构成新的刺激，使电流强度在整个传导过程中不衰减，亦即“全或无”式的。,适应性,生物体不仅能感受环境变化，而发生一定的反应。而且还能随所
16、处环境的变化，会不断调整其本身各部分间的相互关系，发生相应的机能变化，使自身和环境间经常保持相对稳定，以利于正常生命活动的进行（如：用进废退）。,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。,生殖,生物体生长发育到一定阶段后，能够产生与自己相似的子代个体，这种功能称为生殖。,克隆技术的出现，使传统的生殖理论和观念受到
