六章體育鍛煉有益健康的生物學基礎第1頁/共54頁運動營養學第2頁/共54頁第六章體育鍛煉有益健康的生物學基礎第3頁/共54頁

【本章提要】本章主要介紹了評價體育鍛煉效果的生理、生化指標，生化指標包括：血紅蛋白、血尿素氮、血乳酸、血糖、血脂等血常規指標和各種酶。生理指標主要闡述了力量素質、耐力素質、靈敏素質、柔韌素質的鍛煉方法及原理；分析了體育鍛煉對人體免疫機能影響的主要機理。第4頁/共54頁體育鍛煉效果評價的生化指標第一節第5頁/共54頁血紅蛋白是紅細胞的主要內含物,是一種微紅色的膠體物質。主要功能是輸送氧氣和二氧化碳。長期堅持有氧運動能增加體內血紅蛋白的數量，提高機體抵抗力，但大強度劇烈運動可導致血紅蛋白的下降。劇烈運動時，乳酸在體內積蓄，使血液中pH值下降，其結果是加速了紅細胞的破壞和血紅蛋白的分解，導致血液中紅細胞數量減少，血紅蛋白下降而引起貧血,即運動性貧血。一、血紅蛋白（Hb）第6頁/共54頁

所以健身的運動強度不宜過大，應循序漸進，盡量不超越自身的生理負荷。同時，運動過程中應加強鐵營養元素的補充，預防缺鐵性貧血。第7頁/共54頁

人體內蛋白質和氨基酸代謝的最終產物為尿素。血尿素氮是目前身體機能評定的重要生化指標。人體血尿素氮的正常值為3.2~7.1毫摩爾/升。如果運動訓練強度過大且時間較長時，導致蛋白質大量分解以供應能量，引起血尿素氮上升，這是機體不適應該訓練強度的一種表現，應該減小運動強度進行鍛煉。二、血尿素氮第8頁/共54頁乳酸是糖代謝的中間產物，乳酸在體內的增加會使肌肉和血液酸堿度下降，造成機體疲勞，因此，如果能及時緩沖產生的乳酸，可使肌肉快速工作時間延長。肌組織產生的乳酸進入血液中，形成血乳酸，運動員在安靜時血乳酸水平和正常人基本無差異。

血乳酸能反映骨骼肌代謝情況并能合理地制定訓練方案，掌握適宜強度，評價訓練效果和進行機能評定最適用的。三、血乳酸第9頁/共54頁

體育鍛煉時乳酸在體內逐漸堆積，造成血液的“酸”度增加，而腦細胞對血液酸堿度的變化非常敏感，血液酸度增加會使大腦皮層工作能力下降，造成身體疲勞。通過速度耐力鍛煉的人，腦細胞耐受乳酸的能力明顯增加。第10頁/共54頁

血糖是指血液中的葡萄糖。血糖的來源為腸道吸收、肝糖原分解或肝內糖異生生成的葡萄糖釋放入血。血糖的去路則為周圍各組織以及肝臟的攝取利用。血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代謝協調的結果，也是肝臟、肌肉、脂肪組織等各器官組織代謝協調的結果。

需要血糖的最重要的外周組織是人腦，血糖下降首先影響大腦的正常能量供應，是中樞疲勞的重要因素。四、血糖第11頁/共54頁

長期適宜的體育鍛煉使血糖的穩定性增加，有助于預防高血糖或低血糖的發生，對相關的疾病有防治的作用。血糖的穩定有利于腦的營養供應，提高血液中血紅蛋白攜氧能力。運動可以增加體內糖儲備，糖異生的能力得到提高，參與糖代謝的酶活性協調性改變，故體育鍛煉從多方面對血糖及代謝產生有益的影響。

第12頁/共54頁血脂主要是指血漿中的甘油三酯和膽固醇。由于甘油三酯和膽固醇都是疏水性物質，不能以單獨游離的形式存在于血漿中，必須與其他脂質如磷脂和蛋白質一起組成復合物才能在血液中被轉運。這種復合物被稱為脂蛋白。有氧耐力運動可抑制血脂、甘油三酯和膽固醇的升高，提高脂蛋白的濃度。而脂蛋白濃度的提高有預防動脈硬化等心血管疾病的作用。五、血脂第13頁/共54頁

當人處于疾病、緊張、憂愁、吸煙、過度飲酒、不健康的飲食習慣、紫外線照射、放射線照射、環境污染或激烈運動等狀態時都會引起自由基產生過量。若此時人體內的抗氧化劑或自由基清除劑不足，無法清除過多的自由基，就會導致人體健康受損。以合適的運動量和強度長期運動時，可防止體內自由基和脂質過氧化產物的過量生成，使肌肉、肝臟和血液的抗氧化能力增加15％～50％。長期有氧運動可提高機體抗氧化能力，有益于健康。六、酶活性（一）抗氧化酶活性第14頁/共54頁安靜狀態下，酶分子的催化活性受多種因素的影響，主要包括酶分子的濃度、底物濃度、產物濃度、溫度、環境的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的活性也隨之發生適應性的變化，以滿足肌肉工作對能量的需求。運動訓練能提高肌肉中酶的活性，而耐力訓練會使肌肉中有氧代謝酶類的活性升高，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的活性升高，如乳酸脫氫酶(LDH)等。（二）肌肉組織的酶活性第15頁/共54頁人血漿中有多種特異性酶，這些酶在血漿中發揮著重要的催化功能。除此之外，血漿中還存在多種非功能性酶，它們來源于機體各組織器官的細胞，在血液中不起催化作用，只能反映有關臟器細胞被破壞或細胞通透性的情況。在正常情況下，體內的各種機能處于一種相對穩定的狀態，因而血清酶的濃度也相對穩定。由于運動而引起內環境的急劇變化，表現出血清中多種酶的活性相對提高。（三）血清酶活性1.血清酶的來源第16頁/共54頁運動引起血清酶活性變化與酶的種類、運動強度、運動時間和訓練水平的不同而有明顯差異。如在超長時間運動時，血清酶升高最明顯的是肌酸激酶(CK)，提高幅度最高可達5~10倍，峰值出現在運動后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高的幅度較低。此外，在缺氧和低壓環境下訓練，均能使血清酶活性升高。2.影響血清酶活性的因素（三）血清酶活性第17頁/共54頁機體正常的新陳代謝過程，維持著血清酶濃度的相對穩定。運動時細胞膜通透性增大，是血清酶升高的主要原因之一。劇烈運動中肌纖維收縮產生的牽力能提高細胞膜的通透性；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酶的新陳代謝，促使酶分子釋放入血，運動引起組織細胞局部損傷，也可使酶逐漸增加，引起血中酶活性增高。3.運動引起血清酶活性升高的機制第18頁/共54頁

人體從事各種形式的體育鍛煉都必須首先具備相應的運動能力，運動能力是人體進行體育活動的基礎，而人體進行鍛煉也是為了提高包括運動能力在內的各種身體功能。人體的運動能力可以表現在肌肉力量、運動速度、耐力、靈敏、柔韌等多方面，若想通過科學的體育鍛煉提高自身的生理功能，就應該了解影響人體運動能力的生理基礎和發展運動能力的方法。第二節體育鍛煉的生理基礎第19頁/共54頁一、力量及其鍛煉方法（一）影響肌肉力量的生理基礎1．肌肉體積肌肉體積的大小可用肌肉橫斷面積的大小來表示，肌肉橫斷面積越大，肌肉的體積就越大，肌肉力量也就越大，而且這種關系不受年齡、性別的影響。體育鍛煉或體力勞動在提供肌肉力量的同時，總是伴隨著肌肉體積的增加。第20頁/共54頁2．肌纖維類型骨骼肌的肌纖維可分為紅肌纖維和白肌纖維兩種類型，白肌纖維收縮產生的力量大，紅肌纖維收縮產生的力量小。肌肉中肌纖維類型的比例受遺傳因素的影響，肌肉中白肌纖維的比例越大，肌肉收縮力量也就越大。力量和速度練習可以增加肌肉中白肌纖維比例。第21頁/共54頁3．神經調節神經系統可以通過兩種方式調節肌肉力量：一種是通過發放強而集中的興奮，動員盡量多的肌纖維參與收縮，以增大肌肉力量；二是通過增加神經中樞釋放神經沖動的頻率增加肌肉力量，神經沖動頻率越高，肌肉力量越大。第22頁/共54頁

肌肉收縮時肌纖維長度發生變化，同時產生張力克服外界阻力的力量練習，稱動力性練習。動力性練習主要是通過不斷增加運動負荷（阻力）達到提高肌肉力量的效果。動力性練習時，肌肉的收縮與放松交替進行，可促進體內蛋白質代謝，加強肌肉中蛋白質合成，提高肌肉的橫斷面積和毛細血管數量，使肌肉體積增加。對一般體育鍛煉者來說，體育鍛煉時最好采用動力性肌肉練習方式發展肌肉力量。（二）提高肌肉力量的方法1．動力性力量練習第23頁/共54頁肌肉收縮時肌肉長度未發生變化，而是維持某一特定位置的肌肉力量練習，稱靜力性練習。靜力性練習主要是提高肌肉在特定位置的肌肉力量。靜力性力量練習方法比較安全，一般不會出現急性肌肉拉傷等現象，因此常用于肌肉康復練習。除非特殊需要，一般不要采用靜力性力量練習，老年人和少年兒童盡量避免有負荷的靜力性練習。2．靜力性力量練習第24頁/共54頁1．負荷在進行力量練習時，應根據自己的實際情況選擇合適的負荷，都要遵循由小到大的原則，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。鍛煉者要根據練習的要求合理安排，對于青少年來說，爆發力是非常重要的，在力量練習時，選擇適宜的負荷，盡量加快動作速度，對提高肌肉的爆發力十分有益。（三）力量練習中應注意的問題

第25頁/共54頁3．練習次數對于一般體育鍛煉者來說，沒有必要每天都進行力量訓練，即使是為了專門加強肌肉力量，采用隔天力量練習，也足以取得理想效果。為了保持已經獲得的肌肉力量，力量練習的間隔時間可更長一些，以便將體育活動時間用于發展其他方面的運動能力，每周進行一次力量訓練，可保持已獲得的力量水平。第26頁/共54頁

影響速度的主要生理因素是神經系統的反應能力、肌肉組織的興奮性和肌纖維類型。

1．神經系統的反應能力主要是指感覺神經的敏感程度和大腦皮層對刺激做出快速反應的能力。其中，大腦皮層對刺激的反應能力是影響速度的重要因素，大腦皮層對刺激作出反應的速度越快，表現為整體的反應速度就越快。二、速度與速度耐力及其鍛煉方法（一）影響速度的生理因素第27頁/共54頁2．肌肉的興奮性肌肉的興奮性高，對外界環境變化作出反應的能力就強，機體的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量多，體積大，體育鍛煉時的速度就快，同時，肌肉的力量增加也會對運動速度產生積極的影響。

第28頁/共54頁1.糖的無氧代謝能力

機體糖無氧代謝能力越強，速度耐力素質也就越好。

2.緩沖乳酸的能力乳酸是糖代謝的中間產物，乳酸在體內的增加會使肌肉和血液酸堿度下降，造成機體疲勞，因此，如果能及時緩沖產生的乳酸，可使肌肉快速工作時間延長。（二）影響速度耐力的生理因素第29頁/共54頁

3．耐受酸的能力在速度耐力性運動中，往往是乳酸的生成大于乳酸的緩沖和排除，因此，體育鍛煉時乳酸在體內逐漸堆積，造成血液的“酸”度增加，腦細胞對血液酸堿度的變化非常敏感，血液酸度增加會使大腦皮層工作能力下降，造成身體疲勞。通過速度耐力鍛煉的人，腦細胞耐受乳酸的能力明顯增加。

第30頁/共54頁1．提高速度的方法（1）反應速度的練習。主要是提高神經系統的靈活性和對刺激信號快速作出反應的能力。（2）動作速度的練習。發展成套動作速度的關鍵是提高每個動作的熟練程度和各個動作之間的相互連接。

（3）位移速度的練習。影響位移速度的主要因素是步頻和步幅，快速小步跑、30米短距離沖刺跑等可提高肌肉的收縮速度，增加步頻，而提高步幅的主要手段是提高腿部肌肉力量和柔韌性。（三）提高速度和速度耐力的方法

第31頁/共54頁2．提高速度耐力的方法

速度耐力練習主要是無氧運動練習，其目的是提高機體的糖無氧供能能力、緩沖乳酸的能力和耐受乳酸的能力。發展無氧耐力的運動強度較大，體育鍛煉時應使心率保持在160次/分鐘以上，具體運動形式包括300~500米等不同距離的全速跑、間歇跑等。第32頁/共54頁三、有氧耐力及其鍛煉方法（一）影響有氧耐力的生理因素1．肺的通氣功能從呼吸系統看，肺的通氣量越大，吸入肺內的氧氣量就越多，在體育鍛煉中采用深呼吸的方法，可有效地提高呼吸效率，增加肺的有效氣體交換量。第33頁/共54頁2．血液的載氧能力吸入肺內的氧氣是通過血液中血紅蛋白運送到各組織細胞的，在生理范圍內，血液中血紅蛋白的含量越高，其攜帶氧氣的能力就越強。如果人體中血紅蛋白含量下降10%，就會明顯影響有氧耐力。第34頁/共54頁心臟的射血能力是血液循環的動力，單位時間內，心臟射出的血量越多，運送氧氣的能力越強。體育鍛煉中影響心臟射血量的主要因素是心肌收縮力量和心室容積的大小，體育鍛煉時，心臟收縮力量越大，心臟的射血能力就越強。3．心臟的射血能力第35頁/共54頁4．骨骼肌的代謝能力肌組織的有氧代謝能力是影響有氧耐力的重要因素，有氧代謝酶活性高，利用氧氣的能力強，表現為機體的有氧代謝能力高。而肌組織的有氧代謝能力與肌纖維類型密切相關，肌肉中紅肌纖維多，有氧代謝能力就好。現在普遍認為，心臟的射血能力和骨骼肌的有氧代謝能力是影響有氧耐力的最重要因素。第36頁/共54頁5．肌糖原含量肌糖原是肌肉進行有氧代謝的主要能源物質，它的供能特點為效率高，氧氣消耗量相對較少，代謝時產生的代謝產物可及時排出體外，不致在體內堆積，對身體產生不利影響。所以，肌肉中糖原含量越高，有氧供能的潛力就越大。雖然脂肪也參與有氧運動的供能，但由于脂肪氧化供能時氧氣消耗量大、代謝產物堆積等因素，容易使身體疲勞。第37頁/共54頁1．最大攝氧量及其體育鍛煉最大攝氧量是指身體發揮最大功能水平，每分鐘攝入并供給組織細胞消耗的氧氣量。最大攝氧量是有氧代謝能力的基礎，在進行有氧耐力練習時，可以最大攝氧量作為參考指標確定運動強度。對于身體機能狀況較好的青壯年人來說，運動強度可相當于80%的最大攝氧量；對老年人則以采用40%~60%的最大攝氧量強度發展有氧耐力較為合適。（二）提高有氧耐力的方法

第38頁/共54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的轉折點，這一轉折點相當于一般人心率在140~150次/分鐘時的運動強度。也就是說，體育鍛煉時心率在140/分鐘以下，主要是發展有氧耐力，心率150次/分鐘以上，就主要是發展機體的無氧耐力。因此，不管采用何種體育鍛煉方式，只要是以發展有氧耐力為主要目的的練習，心率最好不要超過150次/分鐘。

第39頁/共54頁3．常用的有氧耐力練習方法提高有氧耐力最常用的方式為慢跑，其次還有游泳、自行車、滑雪等。發展有氧耐力的練習強度不要太大，但要保證足夠的體育鍛煉時間，一般每天活動的時間不要低于半小時，最好每天鍛煉1小時左右。

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除大腦皮層的靈敏性、肌纖維類型等因素外，還有：1．年齡和性別

在兒童少年階段，隨年齡的增加，身體的靈敏性也自然增加，到20歲左右，靈敏能力趨于穩定，老年人的靈敏能力明顯下降。2．體重體重過重會使身體各部分的慣性增加，降低肌肉的速度，表現為身體的靈敏性下降。

3．條件反射的鞏固程度在學習運動技能時，條件反射建立得越鞏固，運動技術的能力就越強，表現為靈敏性越好。四、靈敏素質及其鍛煉方法（一）影響靈敏的生理因素第41頁/共54頁提高人體靈敏能力的常用方法主要有兩種：一種是固定的轉換體位的練習，如各種穿梭跑、8字跑和折返跑等，主要是發展人體的基本靈敏能力。另一種是給練習者以突然的信號，練習者接受信號后，迅速做出應激反應，這種方法主要是提高人體應激靈敏的能力。

（二）提高靈敏能力的方法

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1．兩關節面積大小的差別構成關節的兩關節面相差越大，關節活動幅度就越大，表現為柔韌性就越好。2．關節周圍組織的體積關節周圍的組織越多，限制關節運動的因素就越多，雖然關節的穩固性增加，卻使身體的柔韌性下降。五、柔韌及其鍛煉方法（一）影響柔韌性的生理因素第43頁/共54頁

3．關節韌帶、肌腱和肌肉的伸展性關節周圍韌帶、肌內、肌腱等組織的伸展性越好，關節運動幅度就越大，柔韌性就越好。4．對抗肌的協調能力關節周圍的肌肉可分為主動肌和與之作用相反的對抗肌，對抗肌的協調能力主要取決于神經系統對肌肉收縮和放松能力的調節。第44頁/共54頁提高柔韌性的主要方法是做牽拉練習。牽拉練習可分為兩種，一種是動力性牽拉，一種是靜力性牽拉。

動力性牽拉主要是進行節奏較快、并多次重復同一動作的練習，如連續踢腿、擺腿等。動力性練習可以提高關節在運動中的活動幅度，以適應專項體育活動的需要。

靜力性牽拉主要是一些緩慢的牽拉練習，如靜力壓腿等，靜力性牽拉比較安全，一般不容易出現運動損傷，

在提高柔韌性練習時，最好兩種方法相結合使用。（二）提高柔韌性的主要方法第45頁/共54頁早晨時間段：晨起至早餐前。上午時間段：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、體育鍛煉的時間選擇據研究，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。據此可以推出幾個運動的時間段如下：第46頁/共54頁現代運動生理學研究表明，人體體力的最高點和最低點受機體“生物鐘”的控制，一般在傍晚達到高峰。比如，最大攝氧量的高點在下午6時，心臟跳動和血壓的調節以下午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。因此，傍晚鍛煉的效果較高。第47頁/共54頁

另外，人體在下午4~7時體內激素調整和酶的活性也處于良好狀態，機體適應能力和神經的敏感性也最好。所以，專家們提倡傍晚鍛煉，但在晚間時間段內，如進行高強度運動時，也會使交感神經興奮，可妨礙入睡等。因此選擇哪個時間段進行何種運動項目，結論是以根據每個人的