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第一节 体育锻炼的生理学原理（第1页）

第一节体育锻炼的生理学原理

人体是由各器官系统组成的有机整体，体育锻炼增强体质包括许多科学规律，体育锻炼的科学化、定量化与锻炼效果密切相关，不同性别、体质、年龄的人，其锻炼的内容、方法、运动负荷、运动强度等均有不同的科学要求。参加体育锻炼，增强身体素质以及提高运动成绩必须遵循科学的规律。

一、新陈代谢

新陈代谢是指生物体与周围环境之间不断地进行物质交换和能量交换以及生物体内物质和能量的转变过程。新陈代谢是生物体内所进行的全部化学反应的总和，是生物体最基本的特征。

新陈代谢包括物质代谢和能量代谢两个方面，二者密不可分，在物质代谢的过程中伴随着能量代谢。

新陈代谢又可分为同化作用和异化作用两个方面。同化作用（又叫合成代谢）是指生物体从外界环境中摄取营养物质，将其转变为自身的组成物质，并且储存能量的过程。异化作用（又叫分解代谢）是指生物体通过呼吸作用，分解自身的一部分组成物质，释放能量，并把分解的终产物排出体外的过程。同化作用和异化作用是相互依存、不可分割的，没有同化作用就不可能产生新的生活物质，就不能储存能量，异化作用就无法进行；没有异化作用就不能释放能量，同化作用也就无法进行。可以说，同化作用是异化作用的前提，异化作用是同化作用的动力。

新陈代谢的正常进行为生命活动提供了动力，代谢一旦停止，生命也就结束了。

二、人体运动的肌肉工作

（一）肌肉概貌

人体的运动是由运动系统实现的，运动系统由206块骨骼和400多块肌肉以及关节等构成。骨骼构成人体的支架，关节使各部位骨骼联系越来，而最终是由肌肉的收缩、放松来实现人体的各种运动。

1。肌肉的结构

组成肌肉的基本单位是肌纤维，许多肌纤维排列成肌束，表面被肌束膜包绕，许多肌束聚集在一起构成一块肌肉。在肌肉的化学成分中，约34是水，14是固体物，同时肌肉中有着丰富的毛细血管及神经纤维，保证肌肉的氧气和养料供应及神经协调指挥。肌纤维是一根长圆柱形细胞，每条肌纤维外面包有一层薄膜叫肌内膜。肌纤维内除肌浆外，中间有许多根圆柱状上面带有横纹的肌原纤维。肌原纤维是由粗细不同的两种蛋白质微丝构成。粗微丝由肌球蛋白构成；而细微丝则是以肌动蛋白为主，还有肌钙蛋白和原肌球蛋白等共同构成。肌肉的收缩就是由这两种蛋白质微丝相对滑行而实现的。体育锻炼能使肌肉结实粗壮，锻炼能使肌纤维中的蛋白质含量增加，从而使肌纤维增粗。

2。肌肉的成分和收缩形式

一块肌肉由几种组织构成，其中肌组织和结缔组织分别构成肌肉的两种成分——收缩成分和弹性成分。肌纤维是肌肉的收缩成分，通过肌纤维的主动收缩放松，实现各种运动；肌肉中的结缔组织是肌肉中的弹性成分，它与收缩成分成并列或串联存在。肌肉在完成各种动作时，就整块肌肉的长度来说，可以发生长度的变化，也可以不发生变化，因此可以将肌肉的收缩形式划分为多种形式，这里仅简单介绍向心肌肉收缩、等长收缩和超等长肌肉收缩三种形式。

（1）向心肌肉收缩是肌肉长度发生缩短的收缩形式，在力量练习中属于最普通的一种，例如利用哑铃、沙袋、杠铃、拉力器等锻炼肌肉均属此类。目前已有多种运动练习器，锻炼增加力量的效果比一般向心练习方法要好。

（2）等长收缩。当肌肉收缩产生的张力与外力相等，或是维持身体某一种姿势时，肌纤维虽积极收缩，但肌肉的总长度没有改变，这种收缩称为等长肌肉收缩。肌肉处于等长收缩时，从整块肌肉外观看，肌肉长度不变，但实际上肌肉的收缩成分是处在收缩中而使弹性成分拉长，从而使整块肌肉长度保持不变。

（3）超等长肌肉收缩是肌肉先进行离心收缩后紧接着进行向心收缩的形式。例如跳起落地紧接着再向上跳，此时股四头肌先在落地时离心收缩（被拉长），紧接着又立刻作猛烈向心收缩实现向上跳起。在各种练习中，如跳深、连续双足或单足跳、多级跳等均属此类。这类练习对肌肉锻炼价值颇大，又称离心向心收缩或弹性离心练习。

（二）影响肌肉收缩力量的因素

1。肌肉的生理横断面

肌肉生理横断面增大是由于肌纤维增粗造成，负重肌肉力量练习对增大肌肉生理横断面有良好效果。

2。肌群的协调能力

在现实生活中，一个不经常锻炼的人，最大用力时大约只能动员60%的肌纤维参加活动，而经常锻炼的运动员，则可动员90%的肌纤维活动，力量当然就大。

3。肌肉收缩前的初长度

肌肉收缩时的力量与收缩时肌肉所处的长度状态有关。正确的运动技术多包含这一因素，如投掷标枪前的引枪，踢球前摆动腿的后摆等均是为了取得最佳的初长度。因此，掌握正确规范的运动技术动作，也是发挥最大肌肉力量的重要条件。

4。肌肉收缩的代谢适应

肌肉的收缩放松有赖于能量的供应，经常进行力量锻炼，能使肌肉产生一系列的代谢适应性变化，如肌肉中毛细血管网的增加，能源物质和肌糖元等含量的增加，肌肉内各种酶活性提高等，从而保证肌力的发挥。

（三）肌纤维类型与运动

运动生理学家通过对人类肌纤维类型的研究，证明肌纤维类型的不同百分比组成与运动能力存在密切相关。从基本运动能力看，肌肉的最大收缩速度、爆发力、纵跳高度与快肌纤维的百分比和相对面积成正相关；而肌肉的静力耐力却与肌肉中慢肌纤维的百分比组成呈正相关。

三、人体运动的能量

机体在物质代谢过程中伴随着能量释放，能量储存、转移和利用的过程称为能量代谢。机体的一切活动均需能量。体内的糖、脂肪、蛋白质通过生物氧化而释放能量，所释放的总能量大部分以热的形式释放于体外。运动中时间越长，能量消耗就越多，运动强度越大，运动时间越长，能量消耗就越多，需要的营养物质也就越多。人体运动时的直接能源是来自体内一种特殊的高能磷酸化合物——三磷酸腺苷（ATP），ATP再合成的途径有三种，也就是说人体内存在着三种能量系统。

（一）磷酸原系统

磷酸原系统（三磷酸腺苷—磷酸肌酸，简称ATP-CP）是由细胞内的ATP和CP这两种高能磷化物构成。它的特点是供能绝对值不大，持续时间很短，但是它供能快速，ATP是细胞唯一能直接利用的能源，其能量输出的功率也很高。在体育运动中短跑（100～200米）、跳高、旋转、冲刺等爆发性的动作，全部依靠ATP-CP的储备供能。

（二）乳酸能系统（无氧糖酵解系统）

当人体肌肉快速运动时间持续较长后（超过8～10秒），磷酸原系统供能能力已不能及时供给ATP，于是动用肌糖元进行无氧酵解供能，这一过程产生乳酸，放出的能量被ADP（二磷酸腺苷）接受，再由ADP合成ATP。它是机体处于缺氧的情况下的主要能量来源。乳酸能系统对人体供应能量，它的作用与磷酸原系统一样，能在暂时缺氧的情况下迅速供能，如田径运动中的400米、800米跑主要靠乳酸能系统来供能。

（三）有氧供能系统

人体运动在氧供应充分的条件下，由糖和脂肪有氧代谢供能，分解成二氧化碳和水，同时产生大量的能量，使ADP再合成ATP。有氧氧化系统生成丰富的ATP，且不生成乳酸这类导致疲劳的副产品，这一供能能力主要和人体心肺功能有关，是耐力素质的基础。田径运动中的长跑项目、马拉松等主要靠有氧氧化供能。要提高有氧供能系统供能能力，主要宜采用较长时间的中等或较低强度的匀速跑，或较长段落的中速间歇训练等。

四、人体中的氧供应

在组成人体健康的众多因素中，决定人体氧供应能力的心肺功能是健康的重要因素，同时对人体运动能力也有重要影响。