体育的生理科学基础.ppt

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1、2008年12月,体育的生理科学基础,第二章 体育的生理科学基础南京大学体育部 吕艳玲,2008年12月,体育的生理科学基础,人体基本知识 身体锻炼对人体影响的生理机制,2008年12月,体育的生理科学基础,一、人体基本知识,1、细胞：组成人体形态、结构、功能和生长发 育的基本单位 2、组织：细胞按照一定的组合规律组成 3、器官：由若干组织组合起来，其中一种组织 起主要作用的整体机构 4、系统：由若干个结构与功能有密切关系的器 官结合起来、共同完成统一功能的整 套器官细胞 组织 器官 系统 完整的人体,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月

2、,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,（一）神经系统,1、神经系统是人体主要的机能调节系统，人体各器官、系统的活动，都是直接或间接地在神经系统的控制下进行的。,神经系统,中枢神经系统,周围神经系统,脑,脊髓,脑和脊髓发出的神经纤维,2008年12月,体育的生理科学基础,2、神经系统活动的基本方式：反射 反射活动的形态基础是反射弧3、反射的定义：在中枢神经系统的参与下，机体对内外环境的变化所作出的回答性反应,反射,非条件反射,条件反射,2008年12月,体育的生理科学基础,（1）非条件反射：先天就有的反射 非条件反射是反射活动的低级形式,是人类和动物在种族发展中固定下来的,

3、它有着固定的反射途径,不容易因 外界条件的改变而改变。（2）条件反射：通过后天的学习、训练而建立起来的反射。条件反射是反射活动的高级形式，是动物和人类在生活过程中形成的，其中枢在大脑皮质，它的反射途径不固定，易因条件的改变而改变。,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,4、神经系统与运动：.1 神经系统对躯体运动的调节 4.2 神经系统对内脏活动的调节,2008年12月,体育的生理科学基础,4.1神经系统对躯体运动的调节,定义:神经系统对躯体运动的调节，就是对骨骼肌的调节。人体正常姿势的维持，以及各种各样动作的完成，主要是由于骨骼肌收缩作用骨骼的结果。而由

4、骨骼肌所实现的人体运动都是在神经系统调节下进行的，都是复杂的反射活动。分类4.1.、牵 张 反 射4.1.、姿 势 反 射,2008年12月,体育的生理科学基础,4.1.、牵张反射:当骨骼肌受到外力牵拉时，该肌就会产生反射性收缩，这种反射称为牵张反射。,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,4.1.、姿势反射,定义：人体经常保持常态姿势，一旦常态姿势受到外力作用而发生变化时，依靠神经系统反射性地调节，使全身肌紧张重新分配，以维持身体的平衡或恢复正常姿势，像这种通过中枢神经系统调节骨骼肌的肌紧张，或产生相应的运动，以保持

5、或改变身体在空间的姿势，称姿势反射。,2008年12月,体育的生理科学基础,姿势反射的种类,2008年12月,体育的生理科学基础,姿势反射种类里重要的三种反射,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,2008年12月,体育的生理科学基础,（2）神经系统对内脏活动的调节 植物性神经系统：支配内脏活动的神经装置,植物性神经系统,交感神经系统,副交感神经系统,2008年12月,体育的生理科学基础,植物性神经系统的机能,2008年12月,体育的生理科学基础,植物性神经系统在机能上的主要特点：

6、惰性大，在进行剧烈运动时，往往由于开始阶段内脏器官的活动赶不上运动器官的需要而产生“极点”和继之而来的“第二次呼吸”“极点”：在进行一定强度和持续一定时间的体育活动过程中，会产生一种难以坚持运动的状态“第二次呼吸”：出现“极点”后，如果继续运动下去，同时适当减慢跑速，不久这种难受感觉减轻或消失，动作变得轻松有力，呼吸变得均匀自如，心率减慢,2008年12月,体育的生理科学基础,(二)循环系统,循环系统是由心脏和各类血管所组成的，并以心脏为动力的闭锁管道系统。循环系统的血液持续不断地灌流着全身各器官与组织，并以保证它们氧气、营养物质的供应及排除其代谢过程中所产生的废物，从而维持其正常的生理功能。

7、,循环系统概貌,2008年12月,体育的生理科学基础,1、血管的组成及其作用,动脉,毛细血管,静脉,血管,主动脉和大动脉脉管壁厚，很坚韧，壁内含有丰富的弹性纤维，因此富有弹性，称为弹性血管。小动脉和微动脉管壁富有平滑肌，收缩性好，通过平滑肌的舒缩活动，可以改变血管的口径，从而改变血流的阻力，称为阻力血管。,毛细血管数量极大，口径很细，血流速度极慢，它的管壁薄，因此通透性好，是血液与组织液的交换部位，称为交换血管。,静脉血管口径较粗而管壁薄，因而容量大，易扩张。循环系统大约有60%70%左右的血液在静脉血管中，因此静脉又称为容量血管,2008年12月,体育的生理科学基础,2、血细胞的组成及其作用

8、,血液,血浆,血细胞,红细胞,白细胞,血小板,（1）红细胞 红细胞是血液中数量最多的一种细胞。红细胞内含有大量的血红蛋白（即Hb）。一般情况下，血液中红细胞数多，则Hb的含量也相应多。正常成年男性的含量为12 15克/100毫升血液 女性的含量为11 14克/100毫升血液 Hb具有运输O2和CO2的作用，因此有氧耐力与Hb的含量密切相关。,2008年12月,体育的生理科学基础,（2）白细胞 健康成年人在安静时，血液中含白细胞4000 10000个/mm3，平均为7000个/mm3。白细胞的主要功能是保护机体免受病原微生物的侵害，并具有免疫作用。（3）血小板 正常人血小板的数量为10 30万个

9、/mm3，平均为15.6万个/mm3。血小板的主要功能是促进止血和加速凝血，并且保持血管内皮完整性的作用。如果血小板过低，损伤出血时血液就难于凝固。,2008年12月,体育的生理科学基础,3、人体正常血压及其医学监督 正常人安静时的动脉血压较为稳定，变动范围较小，收缩压（高压）为90 140毫米汞柱，舒张压（低压）为60 90毫米汞柱。血压是随着性别、年龄、及其它生理情况而变化的，男性一般比女性略高，年龄增大，动脉血压也逐渐升高。安静时，舒张压（低压）持续超过90毫米汞柱，可认为是高血压，如舒张压（低压）低于50毫米汞柱，收缩压低于90毫米汞柱则认为是低血压。,2008年12月,体育的生理科学

10、基础,4、脉搏脉搏 在每一心动周期，由于大动脉内压力和容积变化，所造成管壁的搏动，称为动脉脉搏。人体中有一些动脉比较表浅，易于触摸到其搏动，如颈动脉和桡动脉。,2008年12月,体育的生理科学基础,5、心脏的结构,2008年12月,体育的生理科学基础,5.1心脏的生理特性,自 动 节 律 性传 导 性 兴 奋 性收 缩 性,2008年12月,体育的生理科学基础,5.2心脏的功能,心脏在循环系统中起着肌肉泵的作用。右心房接受来自身体各组织的含氧量较少的静脉血，然后再由右心室泵入肺动脉输送到肺部（肺循环）。左心房接受来自肺静脉带有饱和氧气的血液，再由左心室泵入主动脉输送到机体各器官和组织（体循环）

11、。,2008年12月,体育的生理科学基础,心率,心率是指每分钟心脏搏（跳）动的次数。正常人安静时的心率平均75次/分左右，其变动范围在60-100次/分之间。最大心率 每个人的心率增加都有一个限度，叫做最大心率。最大心率一般可用220减去年龄来推算,2008年12月,体育的生理科学基础,心输出量,心输出量是指一侧心室所输出的血量，它是衡量心脏“泵”功能的基本指标之一。每搏输出量是指心脏每搏动一次，左心室所泵出的血量。它是衡量循环系统效率的重要指标。安静状态下，人的每搏输出量约为60-80ml，平均约为70ml。,2008年12月,体育的生理科学基础,(三)呼吸系统,2008年12月,体育的生理

12、科学基础,1、呼吸系统全过程的三个相互联系的环节,空气,呼吸道,肺泡,肺血毛管细,肺静脉,左心,动脉,肺动脉,右心,静脉,毛细血管,组织细胞,肺通气,肺换气,外呼吸,气体运输,内呼吸,O2,CO2,O2,CO2,2008年12月,体育的生理科学基础,1、呼吸的定义,人体在生命活动过程中，需要不断地从环境中摄取氧（O2），同时也需要不断地将代谢产物二氧化碳（CO2）排出体外，人体摄入O2排出的总过程，称为气体交换。一般将人体与外环境之间的气体交换过程称为呼吸,2008年12月,体育的生理科学基础,2、呼吸的动力,呼吸运动是由呼吸肌的舒缩活动而产生。在平静状态下的吸气，主要是由膈肌和肋间外肌收缩来

13、实现的。按照呼吸深浅，把呼吸运动分为平静呼吸和用力呼吸。,2008年12月,体育的生理科学基础,平静呼吸及用力呼吸,安静状态下的呼吸运动称平静呼吸特点：吸气主动，呼气被动。运动时，为加大肺通气量，就要用力呼吸，因此吸气和呼气者是主动过程。用力呼吸的特点：是吸气与呼气者主动过程。,2008年12月,体育的生理科学基础,3、肺活量 最大深吸气后，再作最大呼气时所呼出的气量，称为肺活量。肺活量的正常值：男性：3500 4000 毫升 女性：2500 3500 毫升 肺活量是肺通气功能的简易指标。肺活量的相对值，即肺活量除以体重（毫升/公斤）来反映肺通气功能的水平,2008年12月,体育的生理科学基础

14、,4、氧债在进行剧烈运动的过程中，需氧量超过最大摄氧量，能量供应取决于物质的无氧分解，造成体内的氧亏负，偿还氧亏负的氧量称为氧债。氧债就是从运动终止时起，恢复到安静时的正常呼吸水平为止，这一段时间用以偿还氧亏负所需要的氧量,2008年12月,体育的生理科学基础,5、摄氧量及最大摄氧量,摄氧量：肺换气过程，由肺泡腔扩散入肺毛细血管，并供给人体实际消耗或利用的氧量，称为摄氧量。通常以每分钟为单位计量。安静时，每分摄氧量与每分需氧量是平衡的。,2008年12月,体育的生理科学基础,最大摄氧量,定义：运动时每分钟能吸入并被身体利用的氧 的最大数量 人体需氧量取决于生理机能状态，运动强度大时，需氧量相应

15、改变。例如：安静时需氧量为200 300毫升，剧烈运动时，每分钟需氧量会增加200倍以上。最大摄氧量直接反映个人的最大有氧代谢能力，标志一个人有氧运输系统功能的强弱。是评定心肺功能的综合指标,2008年12月,体育的生理科学基础,6、呼吸型式（1）腹式呼吸：在呼吸运动过程中，隔肌和肋骨是协同活动的，当隔肌舒缩时，腹腔脏器也随之移动，使肤壁随之外凸或内凹，故凡以隔肌活动为主的呼吸运动，称为腹式呼吸。（2）胸式呼吸：肋骨移位时，伴随着胸壁的活动，故以肋骨为主的呼吸运动，称为胸式呼吸。,2008年12月,体育的生理科学基础,7、运动中合理的呼吸方法 运动中使用正确的呼吸方法，可提高肺通气功能，也可提

16、高运动成绩。（1）减小呼吸道阻力：正常情况下用鼻呼吸，在进行最大强度运动时，为减小呼吸道阻力，增加气体流量，应以口代鼻或口鼻兼用的方法。（2）呼吸方式应适应动作的结构特点。例如：两臂前屈、外展、提肩或展体时采取吸气比较有利，完成与上述动作方向相反的练习时，采取呼气比较适宜。（3）节制呼吸频率，加大呼吸深度，提高肺泡通气量（4）合理运用憋气,2008年12月,体育的生理科学基础,（四）运动系统,1、运动系统的结构 运动系统是由骨、关节和骨骼肌所组成。这三部分决定着人体的基本轮廓和外形，并占体重的60%70%。运动系统除了有运动功能外，还对人体有保护和支持作用。人体在体育活动中的多种多样复杂动作都

17、是在神经系统，特别是大脑皮层调节下，全身各系统协调配合，由肌肉收缩、牵动骨绕关节转动的结果，通常把骨、关节和肌肉在动作中所起的作用比作机械中的杠杆，称骨杠杆。,2008年12月,体育的生理科学基础,（1）骨 成年人的骨有206块左右，大多数是成对的。,2008年12月,体育的生理科学基础,（2）关节 骨与骨靠关节连接并且靠肌肉收缩实现骨在关节内的运动。,关节,关节面,关节囊,关节腔,2008年12月,体育的生理科学基础,（3）骨骼肌 骨骼肌的收缩与舒张活动是人体实现各种运动的基础。组成肌肉的最基本单位是肌纤维。,骨骼肌的横切面,骨骼肌的纵切面,肌肉的化学组成：在肌肉的化学组成中，约3/4是水，

18、1/4是固体物（包括蛋白质、能量物质、酶等等）,2008年12月,体育的生理科学基础,肌肉的物理特性,伸展性：肌肉在外（牵拉或负重）作用下可被展长弹 性：当外力取消后，肌肉又能恢复原状粘滞性：肌肉伸长或缩短的内阻力。粘滞性与温度成反比肌肉内阻力的大小会影响肌肉伸长或缩短的速度。,2008年12月,体育的生理科学基础,肌肉的生理特性,兴奋性：肌肉在刺激作用下能产生兴奋（产生动作的过程叫兴奋）的特性。收缩性：肌肉当兴奋时能产生缩短反应的特性。,2008年12月,体育的生理科学基础,2、肌肉收缩的形式,（1）向心收缩：当肌肉收缩时，所产生的张力大于外 加阻力负荷后时，肌肉长度缩短（2）离心收缩：即肌

19、肉虽积极收缩，但仍然被拉长了（3）等长收缩：即肌肉虽积极收缩，但长度不变,2008年12月,体育的生理科学基础,向心收缩,2008年12月,体育的生理科学基础,等长收缩,2008年12月,体育的生理科学基础,离心收缩,2008年12月,体育的生理科学基础,3、影响肌肉收缩力量的因素（1）肌纤维的类型及其在肌肉中所占的百分比（2）生理横断面：肌纤维越多，肌肉生理横断面愈 大，肌肉力量也就越大。（3）初长度：肌肉收缩前的长度。肌肉收缩前适当 拉长，收缩时能增大肌力。（4）肌群的协调能力（5）肌肉收缩的代谢适应,2008年12月,体育的生理科学基础,4、肌肉收缩的能量代谢人体内的三种供能系统,磷酸原

20、系统,乳酸能系统,有氧供能系统,（1）人体运动时能量供应过程 ATP(三磷酸腺苷)是肌肉活动唯一的直接能量来源 ATP ADP+Pi+E,2008年12月,体育的生理科学基础,人体肌肉内ATP含量甚微，只能供极短时间消耗，因此肌肉要持续运动，就需及时补充ATP。最终补充体内ATP消耗的是糖、脂肪、蛋白质等体内能量物质（2）运动中ATP再合成的三条途径 磷酸肌酸（CP）的分解 CP+ADP ATP+C 肌糖元的酵解 肌糖元 乳酸+E 在氧供应充足的条件下，机体利用糖和脂肪 氧化分解成CO2和水，释放大量能量来合成 ATP,无O2,2008年12月,体育的生理科学基础,糖与脂肪供能特点及比例,20

21、08年12月,体育的生理科学基础,（3）人体内供能系统的特性 运动时间 主要能量系统 运动项目 短于30秒 ATP CP 铅球、30-100米跑30秒 1分30秒 ATP-CP和乳酸系统 200-400米、100m游泳 1分30秒 3分 乳酸系统和有氧系统 800-1500米跑、体操、拳击、摔交 长于3分钟 有氧系统 足球、滑雪、马拉松跑,2008年12月,体育的生理科学基础,二、身体锻炼对人体影响的生理机制1、人体锻炼时机体的变化情况 人在参加体育运动过程中，工作能力和某些器官的功能会发生一系列规律性的变化，这些变化在运动之前就已经开始，一直持续到运动结束后的一段时间。根据它们发生的顺序分别

22、叫做：赛前状态、稳定状态、疲劳状态和恢复过程,2008年12月,体育的生理科学基础,2、身体锻炼影响体质的生理学依据（1）新陈代谢 人体生命活动的基本特征就是新陈代谢。新陈代谢是生物体不断地与环境进行物质与能量交换中实现自我更新的过程。是物质代谢和能量代谢的总和。,2008年12月,体育的生理科学基础,（2）超量恢复人体的能量贮备可以在运动后的一段时间内恢复并超过原有水平这一规律性称为超量恢复运动生理学家发现，运动时肌糖元减少，在运动后可恢复至比运动前还高的水平，这种现象就是超量恢复。运动时被消耗的能量，在运动后即会恢复，体内物质消耗和恢复过程之间的关系，是与机能恢复和提高密切相联的。,200

23、8年12月,体育的生理科学基础,能量物质的恢复过程三个阶段运动进行当中，恢复过程就已开始，机体边进行锻炼消耗，同时进行能量的物质的恢复补充，但由于锻炼消耗多，此时的恢复跟不上消耗的量，因此能量物质消耗逐渐下降运动结束后，此时体内能量物质消耗逐渐减少，而恢复过程却不断加强，锻炼中消耗的能量物质不断得到补充，直至补充到锻炼前的原水平超量恢复阶段，能量物质的恢复可超过原来贮备的水平，比锻炼前能量物质的贮备量还多。,2008年12月,体育的生理科学基础,（3）人体的适应性 适应是生物生存的条件，生物进化论证实了一切动物的有机体都具有一定的适应环境，适应自身活动需要的能力。同时，在不断的适应过程中，机体

24、某些组织和机能将逐渐发生变化。身体锻炼对增强体质的作用，就是在人的有机体承受锻炼施加的运动负荷后，逐步达到适应，然后增加负荷量，使得有机体又能在高一级水平上达到适应。在这种不断的适应过程中，机体的器官、系统的机能和结构不断的得到改善和提高。,2008年12月,体育的生理科学基础,3、身体锻炼对人体影响的效果（1）生理方面 对呼吸系统的影响 对心血管形态结构和机能的影响 对肌肉器官的影响 对骨骼的影响 对关节的影响 对神经系统的影响,2008年12月,体育的生理科学基础,对呼吸系统的影响,呼吸肌增强肺活量增大呼吸深度增加,2008年12月,体育的生理科学基础,对心血管形态结构和机能的影响,1、窦

25、性心动徐缓心率减慢。2、运动性心脏增大3、心血管机能改善每搏输出量增加。,2008年12月,体育的生理科学基础,对肌肉器官的影响,经常进行身体锻炼能使肌肉结构发生变化，肌浆中的生物化学物质如肌糖元、磷酸肌酸、三磷酸腺苷等含量增多，肌纤维内部的蛋白质合成增强，肌纤维变粗，肌纤维周围毛细血管开放的量增多这样可以保证运动时肌细胞与血液之间气体交换与物质交换顺利进行，使肌细胞获得充分的氧与营养物质，并能及时排除代谢产物，提高肌肉工作的收缩力和耐久力。,2008年12月,体育的生理科学基础,对骨骼的影响,促进血液循环，骨组织的血液供应充分，新陈代谢旺盛，使骨骼变厚变粗，变长，骨骼腔缩小。骨的坚固性增强，提高了骨的抗弯、搞断和耐压的性能。增强关节的牢固性，提高关节的灵活性和稳定性。,2008年12月,体育的生理科学基础,对关节的影响,使关节更灵活,对神经系统的影响反应灵敏，指挥准确,2008年12月,体育的生理科学基础,（2）心理方面体育锻炼可以调剂感情，锻炼意志和积极休息。,