體育鍛煉有益健康的生物學基礎

第六章體育鍛煉有益健康生物學基礎體育鍛煉有益健康的生物學基礎第1頁

【本章提要】本章主要介紹了評價體育鍛煉效果生理、生化指標，生化指標包含：血紅蛋白、血尿素氮、血乳酸、血糖、血脂等血常規(guī)指標和各種酶。生理指標主要闡述了力量素質(zhì)、耐力素質(zhì)、靈敏素質(zhì)、柔韌素質(zhì)鍛煉方法及原理；分析了體育鍛煉對人體免疫機能影響主要機理。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第2頁體育鍛煉效果評價生化指標第一節(jié)體育鍛煉有益健康的生物學基礎第3頁血紅蛋白是紅細胞主要內(nèi)含物,是一個微紅色膠體物質(zhì)。主要功效是輸送氧氣和二氧化碳。長久堅持有氧運動能增加體內(nèi)血紅蛋白數(shù)量，提升機體抵抗力，但大強度猛烈運動可造成血紅蛋白下降。猛烈運動時，乳酸在體內(nèi)積蓄，使血液中pH值下降，其結(jié)果是加速了紅細胞破壞和血紅蛋白分解，造成血液中紅細胞數(shù)量降低，血紅蛋白下降而引發(fā)貧血,即運動性貧血。一、血紅蛋白（Hb）體育鍛煉有益健康的生物學基礎第4頁

所以健身運動強度不宜過大，應循序漸進，盡可能不超越本身生理負荷。同時，運動過程中應加強鐵營養(yǎng)元素補充，預防缺鐵性貧血。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第5頁

人體內(nèi)蛋白質(zhì)和氨基酸代謝最終產(chǎn)物為尿素。血尿素氮是當前身體機能評定主要生化指標。人體血尿素氮正常值為3.2~7.1毫摩爾/升。假如運動訓練強度過大且時間較長時，造成蛋白質(zhì)大量分解以供給能量，引發(fā)血尿素氮上升，這是機體不適應該訓練強度一個表現(xiàn)，應該減小運動強度進行鍛煉。二、血尿素氮體育鍛煉有益健康的生物學基礎第6頁乳酸是糖代謝中間產(chǎn)物，乳酸在體內(nèi)增加會使肌肉和血液酸堿度下降，造成機體疲勞，所以，假如能及時緩沖產(chǎn)生乳酸，可使肌肉快速工作時間延長。肌組織產(chǎn)生乳酸進入血液中，形成血乳酸，運動員在平靜時血乳酸水平和正常人基本無差異。

血乳酸能反應骨骼肌代謝情況并能合理地制訂訓練方案，掌握適宜強度，評價訓練效果和進行機能評定最適用。三、血乳酸體育鍛煉有益健康的生物學基礎第7頁

體育鍛煉時乳酸在體內(nèi)逐步堆積，造成血液“酸”度增加，而腦細胞對血液酸堿度改變非常敏感，血液酸度增加會使大腦皮層工作能力下降，造成身體疲勞。經(jīng)過速度耐力鍛煉人，腦細胞耐受乳酸能力顯著增加。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第8頁

血糖是指血液中葡萄糖。血糖起源為腸道吸收、肝糖原分解或肝內(nèi)糖異生生成葡萄糖釋放入血。血糖去路則為周圍各組織以及肝臟攝取利用。血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代謝協(xié)調(diào)結(jié)果，也是肝臟、肌肉、脂肪組織等各器官組織代謝協(xié)調(diào)結(jié)果。

需要血糖最主要外周組織是人腦，血糖下降首先影響大腦正常能量供給，是中樞疲勞主要原因。四、血糖體育鍛煉有益健康的生物學基礎第9頁

長久適宜體育鍛煉使血糖穩(wěn)定性增加，有利于預防高血糖或低血糖發(fā)生，對相關疾病有防治作用。血糖穩(wěn)定有利于腦營養(yǎng)供給，提升血液中血紅蛋白攜氧能力。運動能夠增加體內(nèi)糖貯備，糖異生能力得到提升，參加糖代謝酶活性協(xié)調(diào)性改變，故體育鍛煉從多方面對血糖及代謝產(chǎn)生有益影響。

體育鍛煉有益健康的生物學基礎第10頁血脂主要是指血漿中甘油三酯和膽固醇。因為甘油三酯和膽固醇都是疏水性物質(zhì)，不能以單獨游離形式存在于血漿中，必須與其它脂質(zhì)如磷脂和蛋白質(zhì)一起組成復合物才能在血液中被轉(zhuǎn)運。這種復合物被稱為脂蛋白。有氧耐力運動可抑制血脂、甘油三酯和膽固醇升高，提升脂蛋白濃度。而脂蛋白濃度提升有預防動脈硬化等心血管疾病作用。五、血脂體育鍛煉有益健康的生物學基礎第11頁

當人處于疾病、擔心、憂愁、吸煙、過分飲酒、不健康飲食習慣、紫外線照射、放射線照射、環(huán)境污染或激烈運動等狀態(tài)時都會引發(fā)自由基產(chǎn)生過量。若此時人體內(nèi)抗氧化劑或自由基去除劑不足，無法去除過多自由基，就會造成人體健康受損。以適當運動量和強度長久運動時，可預防體內(nèi)自由基和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物過量生成，使肌肉、肝臟和血液抗氧化能力增加15％～50％。長久有氧運動可提升機體抗氧化能力，有益于健康。六、酶活性（一）抗氧化酶活性體育鍛煉有益健康的生物學基礎第12頁平靜狀態(tài)下，酶分子催化活性受各種原因影響，主要包含酶分子濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度、溫度、環(huán)境酸堿度以及活化劑和抑制劑等.長時期進行運動訓練后一些酶活性也隨之發(fā)生適應性改變，以滿足肌肉工作對能量需求。運動訓練能提升肌肉中酶活性，而耐力訓練會使肌肉中有氧代謝酶類活性升高，如琥珀酸脫氫酶（AST），而速度及速度訓練則可使肌肉中無氧代謝兩類酶活性升高，如乳酸脫氫酶(LDH)等。（二）肌肉組織酶活性體育鍛煉有益健康的生物學基礎第13頁人血漿中有各種特異性酶，這些酶在血漿中發(fā)揮著主要催化功效。除此之外，血漿中還存在各種非功效性酶，它們起源于機體各組織器官細胞，在血液中不起催化作用，只能反應相關臟器細胞被破壞或細胞通透性情況。在正常情況下，體內(nèi)各種機能處于一個相對穩(wěn)定狀態(tài)，因而血清酶濃度也相對穩(wěn)定。因為運動而引發(fā)內(nèi)環(huán)境急劇改變，表現(xiàn)出血清中各種酶活性相對提升。（三）血清酶活性1.血清酶起源體育鍛煉有益健康的生物學基礎第14頁運動引發(fā)血清酶活性改變與酶種類、運動強度、運動時間和訓練水平不一樣而有顯著差異。如在超長時間運動時，血清酶升高最顯著是肌酸激酶(CK)，提升幅度最高可達5~10倍，峰值出現(xiàn)在運動后24~36小時，消除速度較慢。訓練水平較高者，其運動后血清酶活性提升幅度較低。另外，在缺氧和低壓環(huán)境下訓練，均能使血清酶活性升高。2.影響血清酶活性原因（三）血清酶活性體育鍛煉有益健康的生物學基礎第15頁機體正常新陳代謝過程，維持著血清酶濃度相對穩(wěn)定。運動時細胞膜通透性增大，是血清酶升高主要原因之一。猛烈運動中肌纖維收縮產(chǎn)生牽力能提升細胞膜通透性；運動時肌肉缺氧、鉀離子升高、乳酸增多、血糖含量下降和ATP水平降低等均能加速細胞內(nèi)酶新陳代謝，促使酶分子釋放入血，運動引發(fā)組織細胞局部損傷，也可使酶逐步增加，引發(fā)血中酶活性增高。3.運動引發(fā)血清酶活性升高機制體育鍛煉有益健康的生物學基礎第16頁

人體從事各種形式體育鍛煉都必須首先具備對應運動能力，運動能力是人體進行體育活動基礎，而人體進行鍛煉也是為了提升包含運動能力在內(nèi)各種身體功效。人體運動能力能夠表現(xiàn)在肌肉力量、運動速度、耐力、靈敏、柔韌等多方面，若想經(jīng)過科學體育鍛煉提升本身生理功效，就應該了解影響人體運動能力生理基礎和發(fā)展運動能力方法。第二節(jié)體育鍛煉生理基礎體育鍛煉有益健康的生物學基礎第17頁一、力量及其鍛煉方法（一）影響肌肉力量生理基礎1．肌肉體積肌肉體積大小可用肌肉橫斷面積大小來表示，肌肉橫斷面積越大，肌肉體積就越大，肌肉力量也就越大，而且這種關系不受年紀、性別影響。體育鍛煉或體力勞動在提供肌肉力量同時，總是伴伴隨肌肉體積增加。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第18頁2．肌纖維類型骨骼肌肌纖維可分為紅肌纖維和白肌纖維兩種類型，白肌纖維收縮產(chǎn)生力量大，紅肌纖維收縮產(chǎn)生力量小。肌肉中肌纖維類型百分比受遺傳原因影響，肌肉中白肌纖維百分比越大，肌肉收縮力量也就越大。力量和速度練習能夠增加肌肉中白肌纖維百分比。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第19頁3．神經(jīng)調(diào)整神經(jīng)系統(tǒng)能夠經(jīng)過兩種方式調(diào)整肌肉力量：一個是經(jīng)過發(fā)放強而集中興奮，動員盡可能多肌纖維參加收縮，以增大肌肉力量；二是經(jīng)過增加神經(jīng)中樞釋放神經(jīng)沖動頻率增加肌肉力量，神經(jīng)沖動頻率越高，肌肉力量越大。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第20頁

肌肉收縮時肌纖維長度發(fā)生改變，同時產(chǎn)生張力克服外界阻力力量練習，稱動力性練習。動力性練習主要是經(jīng)過不停增加運動負荷（阻力）到達提升肌肉力量效果。動力性練習時，肌肉收縮與放松交替進行，可促進體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝，加強肌肉中蛋白質(zhì)合成，提升肌肉橫斷面積和毛細血管數(shù)量，使肌肉體積增加。對普通體育鍛煉者來說，體育鍛煉時最好采取動力性肌肉練習方式發(fā)展肌肉力量。（二）提升肌肉力量方法1．動力性力量練習體育鍛煉有益健康的生物學基礎第21頁肌肉收縮時肌肉長度未發(fā)生改變，而是維持某一特定位置肌肉力量練習，稱靜力性練習。靜力性練習主要是提升肌肉在特定位置肌肉力量。靜力性力量練習方法比較安全，普通不會出現(xiàn)急性肌肉拉傷等現(xiàn)象，所以慣用于肌肉康復練習。除非特殊需要，普通不要采取靜力性力量練習，老年人和少年兒童盡可能防止有負荷靜力性練習。2．靜力性力量練習體育鍛煉有益健康的生物學基礎第22頁1．負荷在進行力量練習時，應依據(jù)自己實際情況選擇適當負荷，都要遵照由小到大標準，切勿突然增加運動負荷造成運動損傷。

2．動作速度負荷越大，速度就越小。鍛煉者要依據(jù)練習要求合理安排，對于青少年來說，暴發(fā)力是非常主要，在力量練習時，選擇適宜負荷，盡可能加緊動作速度，對提升肌肉暴發(fā)力十分有益。（三）力量練習中應注意問題

體育鍛煉有益健康的生物學基礎第23頁3．練習次數(shù)對于普通體育鍛煉者來說，沒有必要天天都進行力量訓練，即使是為了專門加強肌肉力量，采取隔天力量練習，也足以取得理想效果。為了保持已經(jīng)取得肌肉力量，力量練習間隔時間可更長一些，方便將體育活動時間用于發(fā)展其它方面運動能力，每七天進行一次力量訓練，可保持已取得力量水平。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第24頁

影響速度主要生理原因是神經(jīng)系統(tǒng)反應能力、肌肉組織興奮性和肌纖維類型。

1．神經(jīng)系統(tǒng)反應能力主要是指感覺神經(jīng)敏感程度和大腦皮層對刺激做出快速反應能力。其中，大腦皮層對刺激反應能力是影響速度主要原因，大腦皮層對刺激作出反應速度越快，表現(xiàn)為整體反應速度就越快。二、速度與速度耐力及其鍛煉方法（一）影響速度生理原因體育鍛煉有益健康的生物學基礎第25頁2．肌肉興奮性肌肉興奮性高，對外界環(huán)境改變作出反應能力就強，機體反應速度和動作速度就快。3．肌纖維類型肌肉中快肌纖維數(shù)量多，體積大，體育鍛煉時速度就快，同時，肌肉力量增加也會對運動速度產(chǎn)生主動影響。

體育鍛煉有益健康的生物學基礎第26頁1.糖無氧代謝能力

機體糖無氧代謝能力越強，速度耐力素質(zhì)也就越好。

2.緩沖乳酸能力乳酸是糖代謝中間產(chǎn)物，乳酸在體內(nèi)增加會使肌肉和血液酸堿度下降，造成機體疲勞，所以，假如能及時緩沖產(chǎn)生乳酸，可使肌肉快速工作時間延長。（二）影響速度耐力生理原因體育鍛煉有益健康的生物學基礎第27頁

3．耐受酸能力在速度耐力性運動中，往往是乳酸生成大于乳酸緩沖和排除，所以，體育鍛煉時乳酸在體內(nèi)逐步堆積，造成血液“酸”度增加，腦細胞對血液酸堿度改變非常敏感，血液酸度增加會使大腦皮層工作能力下降，造成身體疲勞。經(jīng)過速度耐力鍛煉人，腦細胞耐受乳酸能力顯著增加。

體育鍛煉有益健康的生物學基礎第28頁1．提升速度方法（1）反應速度練習。主要是提升神經(jīng)系統(tǒng)靈活性和對刺激信號快速作出反應能力。（2）動作速度練習。發(fā)展成套動作速度關鍵是提升每個動作熟練程度和各個動作之間相互連接。

（3）位移速度練習。影響位移速度主要原因是步頻和步幅，快速小步跑、30米短距離沖刺跑等可提升肌肉收縮速度，增加步頻，而提升步幅主要伎倆是提升腿部肌肉力量和柔韌性。（三）提升速度和速度耐力方法

體育鍛煉有益健康的生物學基礎第29頁2．提升速度耐力方法

速度耐力練習主要是無氧運動練習，其目標是提升機體糖無氧供能能力、緩沖乳酸能力和耐受乳酸能力。發(fā)展無氧耐力運動強度較大，體育鍛煉時應使心率保持在160次/分鐘以上，詳細運動形式包含300~500米等不一樣距離全速跑、間歇跑等。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第30頁三、有氧耐力及其鍛煉方法（一）影響有氧耐力生理原因1．肺通氣功效從呼吸系統(tǒng)看，肺通氣量越大，吸入肺內(nèi)氧氣量就越多，在體育鍛煉中采取深呼吸方法，可有效地提升呼吸效率，增加肺有效氣體交換量。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第31頁2．血液載氧能力吸入肺內(nèi)氧氣是經(jīng)過血液中血紅蛋白運輸?shù)礁鹘M織細胞，在生理范圍內(nèi)，血液中血紅蛋白含量越高，其攜帶氧氣能力就越強。假如人體中血紅蛋白含量下降10%，就會顯著影響有氧耐力。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第32頁心臟射血能力是血液循環(huán)動力，單位時間內(nèi)，心臟射出血量越多，運輸氧氣能力越強。體育鍛煉中影響心臟射血量主要原因是心肌收縮力量和心室容積大小，體育鍛煉時，心臟收縮力量越大，心臟射血能力就越強。3．心臟射血能力體育鍛煉有益健康的生物學基礎第33頁4．骨骼肌代謝能力肌組織有氧代謝能力是影響有氧耐力主要原因，有氧代謝酶活性高，利用氧氣能力強，表現(xiàn)為機體有氧代謝能力高。而肌組織有氧代謝能力與肌纖維類型親密相關，肌肉中紅肌纖維多，有氧代謝能力就好。現(xiàn)在普遍認為，心臟射血能力和骨骼肌有氧代謝能力是影響有氧耐力最主要原因。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第34頁5．肌糖原含量肌糖原是肌肉進行有氧代謝主要能源物質(zhì)，它供能特點為效率高，氧氣消耗量相對較少，代謝時產(chǎn)生代謝產(chǎn)物可及時排出體外，不致在體內(nèi)堆積，對身體產(chǎn)生不利影響。所以，肌肉中糖原含量越高，有氧供能潛力就越大。即使脂肪也參加有氧運動供能，但因為脂肪氧化供能時氧氣消耗量大、代謝產(chǎn)物堆積等原因，輕易使身體疲勞。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第35頁1．最大攝氧量及其體育鍛煉最大攝氧量是指身體發(fā)揮最大功效水平，每分鐘攝入并供給組織細胞消耗氧氣量。最大攝氧量是有氧代謝能力基礎，在進行有氧耐力練習時，能夠最大攝氧量作為參考指標確定運動強度。對于身體機能情況很好青壯年人來說，運動強度可相當于80%最大攝氧量；對老年人則以采取40%~60%最大攝氧量強度發(fā)展有氧耐力較為適當。（二）提升有氧耐力方法

體育鍛煉有益健康的生物學基礎第36頁2．無氧閾及其體育鍛煉無氧閾是人體在進行遞增性體育鍛煉過程中，由有氧代謝供能開始大量動用無氧代謝供能轉(zhuǎn)折點，這一轉(zhuǎn)折點相當于普通人心率在140~150次/分鐘時運動強度。也就是說，體育鍛煉時心率在140/分鐘以下，主要是發(fā)展有氧耐力，心率150次/分鐘以上，就主要是發(fā)展機體無氧耐力。所以，不論采取何種體育鍛煉方式，只要是以發(fā)展有氧耐力為主要目標練習，心率最好不要超出150次/分鐘。

體育鍛煉有益健康的生物學基礎第37頁3．慣用有氧耐力練習方法提升有氧耐力最慣用方式為慢跑，其次還有游泳、自行車、滑雪等。發(fā)展有氧耐力練習強度不要太大，但要確保足夠體育鍛煉時間，普通天天活動時間不要低于半小時，最好天天鍛煉1小時左右。

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除大腦皮層靈敏性、肌纖維類型等原因外，還有：1．年紀和性別

在兒童少年階段，隨年紀增加，身體靈敏性也自然增加，到20歲左右，靈敏能力趨于穩(wěn)定，老年人靈敏能力顯著下降。2．體重體重過重會使身體各部分慣性增加，降低肌肉速度，表現(xiàn)為身體靈敏性下降。

3．條件反射鞏固程度在學習運動技能時，條件反射建立得越鞏固，運動技術能力就越強，表現(xiàn)為靈敏性越好。四、靈敏素質(zhì)及其鍛煉方法（一）影響靈敏生理原因體育鍛煉有益健康的生物學基礎第39頁提升人體靈敏能力慣用方法主要有兩種：一個是固定轉(zhuǎn)換體位練習，如各種穿梭跑、8字跑和折返跑等，主要是發(fā)展人體基本靈敏能力。另一個是給練習者以突然信號，練習者接收信號后，快速做出應激反應，這種方法主要是提升人體應激靈敏能力。

（二）提升靈敏能力方法

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1．兩關節(jié)面積大小差異組成關節(jié)兩關節(jié)面相差越大，關節(jié)活動幅度就越大，表現(xiàn)為柔韌性就越好。2．關節(jié)周圍組織體積關節(jié)周圍組織越多，限制關節(jié)運動原因就越多，即使關節(jié)穩(wěn)固性增加，卻使身體柔韌性下降。五、柔韌及其鍛煉方法（一）影響柔韌性生理原因體育鍛煉有益健康的生物學基礎第41頁

3．關節(jié)韌帶、肌腱和肌肉伸展性關節(jié)周圍韌帶、肌內(nèi)、肌腱等組織伸展性越好，關節(jié)運動幅度就越大，柔韌性就越好。4．反抗肌協(xié)調(diào)能力關節(jié)周圍肌肉可分為主動肌和與之作用相反反抗肌，反抗肌協(xié)調(diào)能力主要取決于神經(jīng)系統(tǒng)對肌肉收縮和放松能力調(diào)整。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第42頁提升柔韌性主要方法是做牽拉練習。牽拉練習可分為兩種，一個是動力性牽拉，一個是靜力性牽拉。

動力性牽拉主要是進行節(jié)奏較快、并屢次重復同一動作練習，如連續(xù)踢腿、擺腿等。動力性練習能夠提升關節(jié)在運動中活動幅度，以適應專題體育活動需要。

靜力性牽拉主要是一些遲緩牽拉練習，如靜力壓腿等，靜力性牽拉比較安全，普通不輕易出現(xiàn)運動損傷，

在提升柔韌性練習時，最好兩種方法相結(jié)合使用。（二）提升柔韌性主要方法體育鍛煉有益健康的生物學基礎第43頁早晨時間段：晨起至早餐前。早晨時間段：早餐后兩小時至午餐前。下午時間段：午餐后兩小時至晚餐前。晚間時間段：晚餐后兩小時至睡前。六、體育鍛煉時間選擇據(jù)研究，高強度運動可在食后兩小時后進行，中度運動應在一小時后進行，輕度運動在半小時以后進行最合理。據(jù)此能夠推出幾個運動時間段以下：體育鍛煉有益健康的生物學基礎第44頁當代運動生理學研究表明，人體體力最高點和最低點受機體“生物鐘”控制，普通在黃昏到達高峰。比如，最大攝氧量高點在下午6時，心臟跳動和血壓調(diào)整以下午5~6時最為平衡，而機體嗅覺、觸覺、視覺等也在下午5~7時最敏感。所以，黃昏鍛煉效果較高。體育鍛煉有益健康的生物學基礎第45頁

另外，人體在下午4~7時體內(nèi)激素調(diào)整和酶活性也處于良好狀態(tài)，機體適應能力和神經(jīng)敏感性也最好。所以，教授們提倡黃昏鍛煉，但在晚間時間段內(nèi)，如進行高強度運動時，也會使交感神經(jīng)興奮，可妨礙入睡等。所以選擇哪個時間段進行何種運動項目，