陈文鹤运动生理学教案

上海体育学院学科教案

教师姓名：陈文鹤

授课对象：体育教育、运动训练、民族传统体育、社会体育系04年级

课程名称运动生理学课程类型必修

授课题目绪论授课形式理论

授课时间年月日周次/课次1/3

了解人体生理学、运动生理学研究对象和研究方法，了解运动生

教学目标理学研究进展。掌握有生命体的基本生理特征，机能调节的途径。

重点、难点生命体的基本生理特征

教具多媒体教学（下同）

教学设计（内容安排与要求、组织形式、时间分配）备注

境论时间分配（min）

一、运动生理学的任务及研究方法

运动生理学是人体生理学的分支，是专门研究人体的运动能力点名、自我介绍

及对运动反应和适应过程，是体育科学中一门重要的基础理论学科。5

任务是：对人体的机能活动规律有了基本认识的基础之上，进介绍课堂纪律

一步探讨体育运动对人体机能影响的规律及机制，阐明体育教学和25

运动训练过程中的生理学原理，研究不同年龄、性别和训练水平的解决学生问题

人的生理特点，以达到增进健康，增强体质，防治某些疾病和提高15

运动技术水平的目的。运动生理学的

研究方法：主要是实险，通过实验观察和分析机能活动的变化任务及研究方

过程及其因果关系。法25

研究对象：以正常人体为研究对象，研究人体对运动的反应和

适应O

运动生理学的研究按研究对象不同可分为三个层次，整体公平，

器官和系统水平，细胞或分子水平。

二、运动生理学的发展过程

运动生理学简史

运动生理学在长河中是一门十分年轻的学科，作为生理学的一

个分支，还仅是上世纪初的事，而生理学迄今为止已有三百多年的

历史。

在世界范围内纵观运动生理学的发展，在上世纪初应首推英国运动生理学简

妁生理学家希尔.当时曾出版他的三部运动生理学名著.《肌肉活史、研究现状

动》，《人类的肌肉运动》，《有生命的机械》。15

英国的班布里奇，《肌肉运动生理学》，论述了运动时能量变化

的过程，及肌肉中什么样进行的，肌肉活动时氧及营养物质供应的

调节机制，肌肉运动的机械装置。

日本的吉田闪电战信很早就写了一本《运动生理学》，可认为是

亚洲运动生理学早期的代表作。

我国的运动生理学的研究虽然起步较晚，1940年生理学家蔡翘

即已编写了《运动生理学专著》，其后赵敏编著的《实用运动生理学》,

于1951年出版，为我国当时体育系、科的主要参考书。

从本世纪20年代运动生理学成为一门独立的学科开始，随着其

它自然学科和生物学科的发展，运动生理学在这半个世纪的发展也

十分迅速。首先，研究的领域更加广泛，层次也更加深入，从整体、

器官水平的研究深入到细胞、亚细胞及分子水平的研究；其次，在

研究方法上随着电子技术的高运发展，分析化学的进展及其在生理

学上的应用，运动生理学在研究手段、实脸方法上也引进了不少的

新技术，新成果：第三，随着各门学科的互相渗透，运动生理学和

运动医学、运动生物化学等学科也互相渗透，从而使研究的领域日

益开阔，对问题的研究也愈加深入。

三、运动生理学的研究现状

从整体器官水平的宏观研究深入到细胞水平与分子水平研究

在这一趋向中，特别是对骨骼肌的研究，越来越受到更多人的

青睐，1962年Bergstonm创造了活体肌肉检杳法，借助电子显微镜

使直接研究运动给人体肌肉组织带来年影响。

因此对快慢肌纤维与体育运动的关系进行了研究的方面很多。

运动项目与快慢肌纤维特征的依存关系；骨骼肌纤维在力竭性运动

后Z线和M线的变化；不同纤维的自由基变化、酶的氧化反应等。

它们不仅是基础理论的研究，而且有一定的衫价值，如提出情争力牵

张，针刺等方法，，能加速运动后骨骼肌恢复过程等等。

最大摄氧量，个体乳酸阈，无氧功率的研究是当前各国研究的

热门课题。

这三个方面受重视的原因有三个，其一，具有极大的实用性，

大量的研究成果表明，最大摄氧量评价耐力运动员身体机能的重要

指标，两有着极大的正相关。个体乳酸阈训练又是提高极限下强度

跑的最佳手段。

其二，最大摄氧量的间接测定法被确认以后，应用更具备简易、

经济、快速、普及等特点。

其三，自从80年代中期美国布鲁克斯提出氧债、无氧阈、氧亏

的三个概念的争论后，引起了更多人工对大强度运动后，体内是否

缺氧的问题的争论。因此，不同速度跑时肌乳酸的拐点和酶活性，

耐力项目对个体乳酸阈、最大摄氧量和心输出题的影响，不同运动

项目乳酸阈、肺通气阈的关系以及最大摄氧量在康复医学和无氧阈

在运动处方中的应用。这些方法在当前已经成为综合评定人体机能

水平不可缺少的生理指标。

对研究方法探讨

当前很多高质量的研究成果的出现，与彩了自动化分析仪器设

备、电镜及核磁共振仪和电脑信号处理等。在采用高、新、精、尖

仪器的同时，研究简易方法的科学性，准确性和可重复性，也被许

多运动生理的专家们注意到。如著名的哈佛台阶实验研究人体的机

能水平。近年来对中枢神经系统的研究的指标很少，目前有人开始

探讨中枢皮层脑波的关联复变化，研究专项训练和先天遗传因素与

之的特片的关系，从而开发对皮层活动的研究方法。当然用更新的

仪器开发研究运动生理学还处在方兴未艾的阶段，例如用MR1研究

运动疲劳，用CT研究身体的组成等等。

提高人体机能辅助方法的研究：如合成类固醇一类的兴奋剂，

吸氧，血液回输，麦胚芽油，维生素，生物电刺激，针灸，气功等

方法的应用。

密切联系运动竞赛

注意经济效益与社会是当前运动生理学研究工作的特点之一。

监测运动员的生理机能，合理安排运动负荷，探讨加速运动员恢复

的手段，在不同时间间隔内测量乳酸含量，为加大运动强度提供依

据，研究心脏功能为跑步节省化提供建议。

四、生命体的基本生理特征和机能调节

人体和各种生物机体经及一切活组织都要进行最基本的生命活

动，因此具有共同的基本生理特征。基本生理特征主观指新陈代谢,

应激性，兴奋性以及适应性。机体的基本生

新陈代谢：机体组织与周围环境之间的不断进行曲的物质交换理特征30

和能量转移的过程，即称为新陈代谢。机体或活组织生存在周围环

境之中，既要对周围环境的变化做出反应，又要维持着体内的物质

运动，为此机体或组织细胞内部的成分便需不断分解释放出能量，

以满足活动的需要，并将分解产物排出体外。与此同时，机体或组

织细胞又需不断从外界摄取营去，合成其内部成分，以补充分解造

成的消耗，各种营养物质所携带的化学能使函同时转移到这些成分

之中。

应激性：机体或一切活组织对周围环境条件的变化有发生反应

的能力，这种能力或特性叫做应激性。可以引起反应的环境条件的

变化叫刺激。

受刺激后发生什么样的反应，取决于它们的结构和机能的特点。

但不论是哪种组织，对刺激发生的最基本的反应则是物质代谢的改

变。

兴奋是指活组织在刺激的作用下所产生的一种可传播的，伴有

电活动变化的反应过程。组织能够产生兴奋的能力或特性叫兴奋性。

神经和肌肉是具有兴奋性的组织，其它组织如骨组织等虽在受

到刺激后也能发生代谢变化或其它变化，但不能产生兴奋过程，所

以它们只具有应激性，而不具有兴奋性。

组织对刺激的反应表现为兴奋还是抑制，主要取决于当量刺激

的量和质，以及组织当时所处的机能状态。可兴奋组织产生兴奋时，

可由静止状态变为活动，也可由活动变为静止。

刺激必须持续一定时间，并达到一定强度才能引起组织兴奋。

对强度较小的刺激就能产生兴奋的组织兴奋性高。否则兴奋性低。

适应性：机体与环境之间的相互作用还表现在机体对内外环境

的适应性。环境的变化常常是巨大的。这种在环境变化中以适当的机能调节10

反应来保持自身的生存，克服可因这种变化造成危害的特性叫适应

性。

人类机能调节由相互联系的神经调节和体液调节两方面来完

成。重点讲述有机

神经调节是主要的调节方式。五个环节构成的反射弧是神经调体的基本特征，

节最基本的方式。可划分为条件反射和非条件反射。特点：迅速而运动生理学的

精确。体液调节：某些细胞产生特殊的化学物质，包括分泌腺所分简史可以采用

必的激素，通过细胞外液或借助于血液循环被送到一定的器官和组自学的。

织，以引起特有的反应。特点：缓慢而广泛，作用也比较持久。

从控制论的角度来认识。田为正反馈与负反馈。一类是加强控

制部分活动的正反馈.另一类是抑制控制部分活动的负反馈。在人

体的机能调节中，大量为负反馈信息，它们对确定机能反应的适宜

程度具有更为重要的意义。

作

完成相应的习题（参见运动生理学习题集，下同）

业

本章主要讲述运动生理学的研究任务，研究方法、研究对象及研究现状。

要求同学们了解这些内容。

课后

此外，要求同学们掌握人体的基本生理特征及人类机能调节的方式。

小结

人体和各种生物机体基本生理特征包括新陈代谢，应激性，兴奋性以及

适应性。

上海体育学院学科教案

教师姓名：陈文鹤

授课对象：体育教育、运动训练、民族传统体育、社会体育系_04_年级

课程名称运动生理学课程类型必修

授课题目肌肉收缩授课形式讲授

授课时间年月日周次/课次2/3

了解骨骼肌的微细结构，掌握肌肉的物理特性和生理特性，掌握

教学目标引起兴奋的刺激条件；掌握衡量组织兴奋性的指标，了解骨骼肌细胞

的生物电现象；掌握神经肌肉接点的兴奋传递，掌握兴奋收缩耦联。

肌肉的生理特性，引起兴奋的刺激条件，神经-肌肉接点的兴奋传

重点、难点

递，兴奋收缩耦联。

教具

教学设计（内容安排与要求、组织形式、时间分配）备注

一、人体运动的动力从何而来。

人在日常生活中的各种动作，使身体在一定的空间、时间上点名、复习5

产生局部的运动或整体运动，这种要通过人体运动系统来实现。复习骨骼肌的微

骨和骨连结构成人的骨架。肌肉通过两端的肌腱跨过关节附细结构10

着在骨骼上，在神经系统的作用下，肌肉可发生收缩。肌纤维外肌肉的物理特性

部形态上的缩短。和生理特性10

二、肌纤维的亚显微结构引起兴奋的刺激

划图表示详细讲述要求学生复述条件25

肌外膜，肌束膜，肌膜衡量组织兴奋性

肌原纤维肌节，以Z线为界，明带，暗带。的指标10

肌原纤维的粗微丝：肌凝蛋白；细微丝：肌纤蛋白，调节蛋静息电位5

白：原宁蛋白，原肌凝蛋白。静息电位10

三、肌肉的特性动作电位10

1.物理特性：兴奋在细胞上的

伸展性肌肉在外力的作用下可被展开的特性、传导机制10

弹性外力取消后，肌肉又能恢复原状的特性。神经-肌肉接头

粘滞性，肌肉的肌浆内各分子之间的相互磨擦所产生的。伸处的兴奋传递15

展性中外力与长度的增加并不是呈正比，弹性也非立即恢复，与兴奋收缩耦联10

粘滞性有关，温度的下降，粘滞性增加，内阻力加大，温度增加，小结5

粘滞性下降。影响肌肉的伸长缩短的速度。

生理特性：

兴奋性：肌肉在刺激的作用下产生兴奋的特性。

收缩性：肌肉在兴奋时所产生缩短的反应的特性。

两者的关系，紧密相连，但两者并非是同一性质的过程，先

兴奋，后收缩，

引起兴奋刺激需要具备的条件：

强度：阈刺激，阈上刺激，阈下刺激。

单条骨骼肌纤维的收缩具有全或无现象。若受一次阈刺激或

阈上刺激，均能引起一次而民生全力收缩反应，其兴奋幅度与收

缩张力不因刺激强度的增加而增大，阅下刺激不起反应。

一块完整的肌肉，肌纤维为最小的结构单位，一条肌纤维的

兴奋活动不能直接波及到相今的另一条肌纤维上，肌纤维的活动

是以运动单位为最小的机能单位。运动单位是指的一个运动神经

元及其突末梢分支所支配的肌纤维称为一个运动单位。一个运动

单位包含的肌纤维数量不同，眼外肌的5-10条,臀大肌的

150-1600条，其舒张是同步的。一块骨骼肌包含很多个运动单位,

不同部位也不同。各个运动单位的兴奋性水平高低不同，兴奋的

阈值不同。阈刺激只能引起兴奋性较高的运动单位兴奋性与收缩

反应，对于整块肌肉反应小，随着刺激强度的增加，逐渐动员兴

奋性较高的运动单位收缩，强度合适，整个动员均收缩表现为最

大收缩力。这种刺激为良性刺激。所以整个肌肉不存在全或元的

现象。如果刺激的强度超过良性刺激，超过肌肉所能接受的刺激

限度。反而引起肌肉兴奋性降低，出现抑制反应。

神经系统通过不同的兴奋强度和发放不同的神经冲动频率

来动员骨骼肌中不同数量的运动单位参与兴奋收缩活动。在完整

的骨骼肌中，同一运动单位的肌纤维是分散分布的。不是集中的，

可与其他运动单位的肌纤维相互平行配置，因此即使只有少量的

运动单位兴奋，其内部的张力〈’乃是均匀的。

刺激的强度必须有足够的变化速率

刺激的作用时间

在一定的范围内，刺激作用的时间越短，阈强度的值愈大，

刺激作用的时间越长，阈强度的值愈小。相反，刺激的强度越大，

引起组织的兴奋的时间愈短。

在实验中，改变刺激的时间，测定其刺激的阈强度，作一曲

线为强度-时间曲线。曲线向左，时间短，曲线向右，曲线与横

轴平行。长于一定的作用时间后，不论多长，所用的阈强度不能

再小。

阈强度强度

基强度：时间无限，引起组织兴奋所需的最小电流强度为基

强度。

利用时：用基强度电流刺激，其作用时间必须达到一定的数

值才能引起兴奋，其最短的作用时间叫利用时。

纵轴延伸，将与纵轴平行。短于的一定的作用时间，刺激无

论多强，均将无效。

二、衡量兴奋性的指标。

强度■时间曲线，较全面，但其曲线的测定实际很困难。常

用的两个指标为：

阈强度：固定刺激时间，改变强度求刚反应阈强度，兴奋性

常用的其倒数来表示。

时值：2倍于基强度的刺激作用于组织引起兴奋所需的最短

作用时间。先求长时间的基强度，再加倍求时间。肌肉的运动项

目和训练水平的关系很大。屈肌短于伸肌，训练水平高短于训练

水平低的，速度练习短于力量练习，正常肌肉的短于肌肉损伤或

萎缩的肌肉。

生物电现象的观察和记录方法

活的细胞或组织不论在安南争时下是活动时，都具有电的变化

为生物电现象。临床上常用的心电图，肌电图。有两种，

细胞的静息电位

一种细胞未受刺激存在的细胞膜内外存在的电位差称为静

息电位。也称为跨膜静息电位。所有被研究过的动植物细胞中少

数植物细胞例外，静息电位都表现为膜内较膜外为负。如规定膜

外电位为0,则膜内电位大都在・10—100mV之间。如枪乌的巨

大神经轴突和蛙骨骼肌细胞的静息电位为-50~-70,哺乳动物的

肌肉和神经细胞为-70〜-90,人的红细胞为・10。是大多数细胞是

直流电位，一些有自律性的心肌细胞和胃肠细胞例外。

细胞的动作电位：细胞受到刺激时所产生的膜电位的变化为

动作电位。

当神经纤维在安静状态下受到一次短促的阅刺激或阈上剌

激时，膜内原来存在的负电位迅速消失，并且进而变成正电位，

膜内短时间内可由原来的-70-90变到+20-+40，整个膜内外的电

位变化幅度应是90-130,这种膜电位的极性的倒置现象只是暂

的，很快就恢复到受刺激前膜外正膜内负的极化状态，即静息电

位水平。上升相，除极化，下降相，复极化。

动作电位，全或无的现象。

细胞的静息电位和钾离子

Bernstein最先提出，细胞内外钾离子的不均衡分布和安静状

态下的细胞膜主要对钾有通透性，可能是使细胞能保持内负外正

的极化状态的基础。

大多数细胞的静息电位的产生，是由于正常细胞的细胞内液

高钾，而膜在安静时又主要对钾有通透能力的结果。

膜内：K+,大分子有机物A,

膜外：Na+,Cl\钾可扩散至膜外，A在膜内，随着K+的不

断外溢，膜外断增多，膜内的负电荷增多，结果造成膜内为负，

膜外为正的极化状态。当钾的外流形成的电位差逐渐增大后，就

会成为阻止K+向外扩散的力量，达到平衡后，则不再外扩散，

成为K+的平衡电位。

细胞的动作电位和钠离子平衡电位

由于兴奋时膜内不仅出现负电位的消失而且出现一定数

值的正电位，因而认为对动作电位上升支的出现，受到刺激时可

能出现了膜对钠通透性的突然熠大，超过了对K+的通透性，由

于细胞外高钠的，而且膜内静思时原已维持的负电位也对钠的内

流起吸引作用，钠迅速内流，造成膜内负电位的迅速消失，而且

由于膜外钠的较高的浓度势能，钠在膜内负电痊减少到零电位时

仍能继续内移，直至内移的钠影成的平衡电位。

钠钾泵的离子转运作用

细胞两侧钾钠离子的不均衡分布，主要是靠钠泵消耗代谢能

建立起来的，而且其势能贮备期可供细胞多次产生而不需当时耗

氧供能。钠泵的活动又受膜内外的负人钾的浓度的，对膜内钠的

浓度的增加十分敏感，因此在每次兴奋后的静息期内，都有钠

泵活动的一定程度增强。

传导

1.兴奋在同一细胞上的传导机制

可兴奋细胞的特征之一是它任何一处的膜产生的动作电位，

都可沿着细胞膜向周围传播，使整个细胞的膜都以历一次类似于

被刺激部位的离子电导的改变，表现为动作电位没整个细胞膜

的传导。机制为：兴奋的该处出现了膜两侧的电位的斩时性全转，

由静息时的内负外正变为内正外负，但和该段神经相接的神经段

仍处于安静时的极化状态，由于膜两侧溶液都是导电的，于是在

已兴奋的神经段和它的相邻的示兴奋的神经段之间，将由于电位

存在而有电荷的移动，为局部电流。动作电位的传导，实际上是

已兴奋的膜部分通过局部电流刺激了未兴奋的膜部分，使之出现

动作电位。由于锋电位产生期间电位变化的幅度和陡度相当大，

因此会超过阈强度。

有髓鞘的神经纤维，兴奋和局部电流由邻近的朗氏结，呈跳

式传导。传导速度快，效率高。

2.神经■肌肉接头处的兴奋传递

突触前膜：接点前膜是运动神经轴突末梢的神经膜，

突触后膜：肌纤维的终膜与普通肌膜相连接，比肌膜厚且

褶成许多陷的小皱褶。

突触间隙：实触小泡，内含乙酰胆碱ACh。

过程：

A、运动神经纤维末梢的去极化，钙进入末梢内，突触小泡

破裂，释放出ACh,至终膜，与终膜上的受体相结合，形成R-ACh

复合体。

B、复合体使终膜去极化，产生终极电位。

C、以电紧张性扩张的形式影响终板膜周围的一般肌细胞膜。

产生肌膜并使它发放可动作电位。兴奋收缩耦联的引起肌纤维的

收缩。

D、终膜的去极化过程短，一次神经冲动所释放的ACh以及

它所引起的终板电位的大小，大约超过引起肌细胞膜动作所需阈

值的3-4倍，因此神经肌接头的兴奋传递通常是1对1的。因比

ACh的释放后被酶所迅速消除，否则将持续作用于终板而终板持

续去极化，并影响下次到来神经冲动的效应。

3.兴奋在肌肉的收缩耦联

物质基础：肌管系统和肌丝分子

肌管系统：包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结枸，

由来源和功能都不相同的两组独立的管道系统组成。横管系统T

管，由肌表面膜向内入而形成，穿形于肌原纤维之间，在Z线水

平形成环绕肌原纤维的管道，通过肌膜入处的小孔与细胞外液相

通。

作用：将肌细胞兴奋时出现在细胞膜上的电变化高T管传人

细胞内部。

纵管系统：L管。肌浆网，主要包绕每个肌小节的中间部分，

是一些相互沟通的管道，在接近肌小节的两端的横管时管腔出现

膨大，称为终池。每一横管和来自两侧肌小节的纵管终池形成三

联管。结构并不接触。不直接沟通。作用：通过对钙离子的贮存、

释放和积聚，触发肌小节的收缩和舒张。

肌丝分子的组成和横桥的运动：肌丝滑行现象的引起与组成

肌丝的蛋白质分子的结构和特性有直接的关系。

粗肌丝：肌凝蛋白，一条有200・300条，每个分子呈长杆状，

一端有球状膨大部。各杆状部朝向M线聚合成束，形成粗肌丝

的主干。球状态部有规则地裸露在粗肌丝主干的表面，形成横桥。

肌肉安静时，横桥与主干的方向垂直。并恰好与环绕的6条细肌

丝相对应。

横桥的特性：在一定条件下可以和细肌丝上的肌纤蛋白呈可

逆性的结合，出现横桥向M线方向的扭动。具有ATP酶的作用

作为横桥作功的能量来源。

细胞肌丝至少由三种蛋白质组成，肌纤蛋白，原肌凝蛋白，

原宁蛋白。肌纤蛋白为长纤维状的双螺旋结构，由两列球状单体

聚合而成，其一端固定于Z线。另外两种不直接参与肌的相互作

用，但调节作用。

原肌凝蛋白，肌肉安静时位置正好在肌纤蛋白和横桥之间，

阻碍两者相互结合的作用。

原宁蛋白，肌钙蛋白，在细肌丝上不直接和肌纤蛋白相连接,

以一定的间隔出现在原肌凝蛋白的双螺旋结构上。对肌浆中出现

的钙有很大的亲和力，有三个亚单位。

4.总结：兴奋-收缩耦联的步骤：

电兴奋通过横管系统传向肌细胞的深处，三联管结构处的信

息传递、肌浆网即纵管系统对钙的释放和再聚积

作

业

课肌肉的特性可分为物理特性和生理特性。引起兴奋的条件：强度、刺激的

后

强度必须有足够的变化速率、刺激的作用时间。神经-肌肉接头处的兴奋传递过

小

结彳呈、兴奋-收缩耦联的步骤

上海体育学院学科教案

教师姓名：陈文鹤

授课对象：体育教育、运动训练、民族传统体育、社会体育系_04_年级

课程名称运动生理学课程类型必修

授课题目肌肉生理授课形式理论

授课时间年月日周次/课次3/3

掌握骨骼肌收缩的滑行学说，掌握骨骼肌收缩的能量供应

教学目标了解骨骼肌收缩的形式，掌握肌纤维类型与运动能力的关系。

重点、难点骨骼肌收缩的滑行学说，骨骼肌收缩的能量供应

教具

教学设计（内容安排与要求、组织形式、时间分配）备注

肌丝滑行学说：当肌细胞上的动作电位引起肌浆中的钙浓度点名及复

升高，肌钙蛋白结合足够的钙，引起肌钙蛋白分子构象发生改变，习5

原肌凝蛋白构象也发生改变，暴露出横桥与肌纤蛋白的结合。在肌丝滑行

横桥不断的与肌纤蛋白的结合、摆动、解离和再结合中细肌丝不学说20

断向暗带中央移动。肌肉收缩

钙的来源和去路15

用放射性钙45自显影技术证明，肌肉安静时钙主要停留和聚月几肉收缩

积在Z线附近，相当于网的终池部位，肌肉收缩是地，钙由这里的能量代

向暗带区扩散，触发横桥循环。机制：肌膜上的电变化沿横桥系谢20

统到达三联管部分，有因子将此变化传递给相距在远的肌浆网膜肌肉收缩

上的类似于钙通道的结构，引起后者分子的变构作用，使通道开与作功15

放，于是肌浆网内的高浓度的钙望洋兴叹需耗能而靠易化扩散进肌纤维对

入肌浆，到达肌丝区。训练产生

去路：目前已证明是由于肌浆网膜结构中存在的一种特殊的的适应。15

离子转运蛋白质即钙泵活动的结果。占肌浆膜蛋白质总量的60%,

在肌浆中钙增高的情况下，分解获得能量，将钙在逆浓度差的情

况下由转运到肌浆网内腔中去。由于肌浆中钙浓度的降低和，肌

钙蛋白结合的钙也解离，引起肌肉的舒张。

肌肉收缩的能量代谢

能量的供应：ATP,CP,肌糖原，脂肪等。

ATP是肌肉收缩的直接能量来源。在肌肉中的总量是十分少

的。只能在强烈肌肉收缩中仅能维持1-3秒钟。只有ATP的再合

成供能才能维持。

CP分解释放能量成ATP的合成。肌糖原的无氧分解，糖原

的有氧分解过程。

蛋白质也可分解过程中产生能量。

肌肉收缩与作功

单引缩与强直收缩

单收缩：肌肉接受一个短促的刺激如单个的感应电震，产生

一次的短促的收缩，为单收缩。用记纹鼓可以记录单收缩的曲线。

1.潜伏期：从施予刺激到肌肉开始收缩的一段时期，

2.缩短期：从肌肉开始缩短达最大程度的一段时期，

3.宽息期：从最大程度缩短到恢复原状的一段时期。

潜伏期、缩短期和宽息期的总和，是完成单收缩所需的全部

时间。单收缩进行的速度可以作为肌肉机能活动的指标。

一块完整肌肉的单收缩强度与一定范围的内的刺激强度有

关。强度增加，收缩程度逐渐增大。

当刺激强度增大到一定数值时，虽再增强刺激强度，单收缩

也不会再增加。这时的肌肉收缩称为最大收缩。达到引起最大收

缩的那一刺激强度称为最大刺激。

肌肉的收缩强度不仅决定于刺激强度，还决定于肌肉所处的

条件和当时的机能状态。

强直收缩

单收缩是肌肉受一个单一的刺激所引起的。在正常机体中，

肌肉的单收缩是极少见的。从中枢神经系统沿运动神经向肌肉传

来的神经冲动是成串的。当肌肉接受一连串的彼此间隔时间很短

的连续兴奋冲动时，由于各个刺激间的时间间隔很短，后一个刺

激都落在由前一刺激所引起的收缩尚未结束之前，就又引起下一

次的收缩，因而在一连串的刺激过程中，肌肉得不到充分时间进

行完全的宽息，而一直维持在缩短状态中。

强直收缩：肌肉因成串的刺激而发生的持续性缩短状态。

强直刺激：引起强直收缩的刺激。

如果强直刺激的频率不太快，相继的两个刺激中的时间间隔

长于潜伏期加缩短期的时间，在收缩曲线上仍可分辨引起收缩波

的波峰。为不完全强直或锯告状强直。

如果强直刺激的频率较快，相继的两个刺激中的时间缩短，

在收缩曲线上不能分辨引起收缩波的波峰。各次的收缩发生了完

全的融合。称为完全强直。

在一定的范围内随刺激的频率和强度的增加，肌肉收缩的程

度加大。超过了一定的限度后，刺激频率和强度的增加反而使强

直收缩曲线的高度下降。

肌肉的收缩与作功

等长收缩和等张收缩

肌肉收缩是指肌纤维接受刺激后所发生的机械性反应。有两

种。一是肌纤维长度的缩短，一是肌纤维的张力的增加。

等张收缩：肌肉在没有负重而又能自由缩短的情况下收缩时，

肌肉的长度缩短而张力没有改变，这种长度缩短而张力不变的收

缩。

等长收缩：当肌肉在两端被固定或负有不能拉起的重量的情

况下收缩时，肌肉的长度不可能缩短，只能产生张力。这种长度

没有改变而张力增加的收缩，称为等长收缩。

肌肉作功

人体在自然条件下的活动时，既有张力的改变又有长度改变

的混合性收缩。肌肉收缩时究竟以张力为主，下是以表现缩短为

主，要看负荷的大小以及肌肉本身的状态。

动力性工作：肌肉的长度变化很明显，负荷的生物或肢体产

生位移，作功。

静力性工作：肌肉长度变化不明显，肌肉张力增加虽明显，

但因为肢体及所负负荷这是并不产生位移，不作功。

前负荷与后负荷

前负荷是指在肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷，它使肌肉在

收缩前已处于被拉长的状态。在一定的范围内，肌肉收缩前初长

度愈大，收缩力量也愈大。但达到某种程度后肌力下降。

后负荷：肌肉开始收缩后才遇到阻力或给予负荷，它不能增

加肌肉收缩前的初长度，但能阻碍肌肉收缩时的缩短。

在后负荷条件下收缩时，由于遇到后负荷的阻而不能缩短，

于是表现出张力增加。当肌张力发展到与负荷量相等时，就能克

服阻力并开始以一定的速度缩短，负荷即被提到一定距离，这时

肌肉的张力就不再增加，直到收缩停止。

后负荷愈大，肌肉中的产生的张力也愈大，而缩短的速度愈

小。

张力■速度曲线

肌肉产生的张力与收缩速度呈反比。

肌肉无负荷时，肌收缩速度最高，为绝对的等张收缩

肌肉的负荷过大时，肌根本无法收缩，为等长收缩。

肌纤维类型与训练

红肌收缩慢而持久。，慢肌。白肌收缩快而易疲劳。快肌。

优秀的短跑运动员快肌占70%,而长跑运动员慢肌占70%o

并认为速度及耐力运动员腿肌中某种肌纤维占优势是获得该项运

动优异成绩的先决条件之一。

一各种类型肌纤维的机能、结构特征：

I型，慢肌；n型，快肌，Ha、Hb、lie三种亚型

不同专项运动员的肌纤维组成：

无训练者上下肢肌肉的纤维组成平均皆为50%o

慢肌纤维ST周期性项目，优秀的耐力项目：最高速度

最低

速度与耐力的项目快肌与慢肌各占一半。

技巧类如球类，与无训练者相近，但流动范围大。与位雹有

关。

力量性如举重，快肌较多。以上肢为主的项目，腿部与常人

相近。

肌纤维对训练产生的适应。

肌纤维的选择性肥大

长跑运动员慢肌ST的相对面积比快肌FT增大。耐力项目慢

肌出现选择性肥大。速度.爆发力训练可引起快肌的肥大。

肌纤维内酶活性增强

耐力与氧化供能的酶有关的乳酸脱氢酶SDH有关，糖酵解及

磷酸化供能有关的LDH、PHOSP磷酸化酶无变化。速度练习的

短跑运动员相反。

肌纤维类型百分比组成的变化

快肌的亚型在训练的影响下可相互转化。游泳前后三角肌的

快肌纤维类型发生了改变，腓肠肌无改变。快肌与慢肌之间的比

例能否改变，存在两种不同的观点。遗传与训练的适应。

作

业

课

后

小肌肉的收缩过程，肌肉的收缩形式，肌纤维类型与运动训练。

结

上海体育学院学科教案

教师姓名：陈文鹤

授课对象：体育教育、运动训练、民族传统体育、社会体育系_04_年级

课程名称运动生理学课程类型必修

授课题目血液授课形式理论

授课时间年月日周次/课次4/3

了解血液与内环境，掌握血液的机能，了解血量，掌握血液的组成，

教学目标掌握血液的理化特性，渗透压/碱贮备，血液与运动能力的关系。

重点、难点血液的机能、血液的组成、血液的理化特性

教具

教学设计（内容安排与要求、组织形式、时间分配）备注

血液点名及复习5

一、血液与内环境的演化血液与内环境

血液是在动物进化过程中出现。单细胞生物最初出现在远古的演化5

的海洋中。为进化为多细胞的生物时，机体内部的细胞已不可能血液的机能5

与浸浴着整个机体的海洋环境直接接触，这时机体出现细胞外血液的组成20

液。以后，机体内出现循环系统，细胞外液也进一步分化为血管颜色与比重5

内的血浆和血管外的组织间隙液。组织液仍是盐溶液。而血管内粘滞性5

的液体除盐溶液外，还含有多种蛋白质，并逐步出现了各种血细渗透压30

胞，于是形成了血液。血液是内环境中最活跃的部分，成为沟通酸碱度15

各部分组织液以及和外环境进行物质交换的场所。红细胞20

二、血液的机能：白细胞20

1.运输功能，运输氧气、营养物质，和激素到各器官、细血小板5

胞、运输代谢产物、二氧化碳。运动性贫血15

2.缓冲机能：含有多种缓冲物质，可缓冲酸性代谢产物引运动状态时血

起的pH变化。液有形成分的

3.维持体温的恒定：水的比热大。变化15

三、血液的组成血型10

1.血液的基本组成和血量

血液由血浆和悬浮于其中的血细胞组成。细胞在血中所占的

容积百分比为血细胞比容。正常值：成年男子：40-50%,女子

37-48%,新生儿55%。

血量：人体内血浆和血细胞量的总和为血液的总量为血量。

约相当于体重的7・8%。即每公斤体重70-80毫升。循环血量、

贮存血量

2.血浆的化学成分

血浆的主要成分是水、低分子物质、蛋白质、氧、二氧化碳

等。

血浆中含水90%以上。水的含量与维持循环血量相对恒定有

密切关系。

低分子物质占2%,多种电解质、小分子化合物如营养物质、

代谢产物和激素等。

血浆中的电解质含量和组织液基本相同。

血浆蛋白是多种蛋白质的总称。白蛋白、球蛋白、纤维蛋白

原三类。

二、血液的理化特性

1.颜色与比重

血液的颜色取决于红细胞内的血红蛋白的含量。

动脉：血含氧丰富，呈鲜红色：静脉：血含氧少，呈暗红色，

血浆与血清含胆红素呈淡黄色。

2.粘滞性

血液在血管内运行，由于液体内部各种物质的分子或颗粒之

间的磨擦，产生阻力的特性。

取决于红细胞的数量和血浆蛋白的含量

3.渗透压

渗透压是一切溶液所固有的特性，由溶液中溶质分子运动所

造成的。取决于单位体积溶液中溶质分子或颗粒的数量，与溶质

分子或颗粒的大小无关。渗透：水分子通过半透膜向溶液扩散的

现象。

渗透压：溶液促使膜外水分子向内渗透的力量。其数值相当

于阻止水向膜内扩散的压强。

血浆的渗透压由两部分组成：

(1)晶体渗透压：包括各种电解质的离子，钠，氯，碳酸

氢根离子，非电解质的小分子化合物如葡萄糖，尿素等。

(2)胶体渗透压：各种蛋白，最主要的是白蛋白。作用是

防止过多水分渗透出毛细血管外，对水分出入毛细血管起着调节

作用。

血浆渗透压相对恒定。正常人在体温37度，血浆渗透压约

为7.6个大气压。

高渗溶液：高于血浆正常渗透压的溶液。

等渗溶液：与血浆正常渗透压相似的溶液。

低渗溶液：低于血浆正常渗透压的溶液。

红细胞在高渗的状态下，红细胞失水皱缩，丧失功能。

在低渗的状态下，由于水分过多进入细胞内，引起膨胀，最

终破裂，红细胞解体，血红蛋白被释放，称为红细胞溶解为溶血

酸碱度

血液的酸性和碱性的程度。

正常人的血浆的pH值为7.35-7.45<>

缓冲对：血液中的具有抗酸和抗碱作用的物质。由一种弱酸

和与该种弱酸盐的组成的。血液中的主要缓冲对有：碳酸氢钠/

碳酸，钠■蛋白质/氢■蛋白质，磷酸氢二钠/磷酸二氢钠。红细胞

中的缓冲对有：碳酸氢钾/碳酸，血红蛋白钾盐/血红蛋白，氧合

血红蛋白钾/氧合血红蛋白，磷酸氢二钾/磷酸二氢钾。

以碳酸氢钠/碳酸最为重要。比值为20:1。需要通过呼吸功

能调节血浆中碳酸的浓度和通过肾脏调节血浆中碳酸氢钠的浓

度。

碱贮备：血液中缓冲酸性物质的主要成分是碳酸氢钠，通常

以每100毫升血浆的含量来表示碱贮备量。

三、血细胞

血细胞包括：红细胞、白细胞、血小板。

（一）红细胞

1.形态：成熟的红细胞为红、无核、双圆形的边缘较厚，

中央较薄。

2.数量：男子450-550万个/mnP,女子380-460万个/mn?0

存在性别和年龄的差异。

3.机能：运输气体，缓冲血液的酸碱度。

血红蛋白的组成：1分子的珠蛋白和4分子的亚铁血红素。

功能，红细胞携带氧和二氧化碳的机能是靠红细胞内的血红

蛋白来完成的。血红蛋白中的亚铁在氧分压高时，易与氧疏松结

合，生成氧合血红蛋白。氧合作用。

氧分压低时，在组织内，与氧很易分离，把氧释放出来，供

细胞代谢需要，为氧离作用。

同时也能与二氧化碳结合，形成碳酸血红蛋白，在组织内结

合，在肺进行释放。完成气体运输。含量：每100毫升血液中的

血红蛋白含量通常以克％表示，男子12-15g%,女子U-14g%。

(二)白细胞

1.形态：无色，有核，体积比红细胞大，直径10-20微米。

2.数量和分类

数量：正常成年人4・10'109儿。初生儿15X109/L,出生后3-4

天到3月约为10X1()9/L,初生儿中性粒细胞多，以后淋巴细胞多，

达总数70%,3-4岁后淋巴细胞逐渐减少，至青春期与成人相同。

下午较清晨高。进食、疼痛及情绪激动高。剧烈运动可达35x109,

运动停止后数小时恢复至原来水平，这主要是循环池和边缘池

的粒细胞重新分配所致。女性妊娠末波动于12/7x109,分娩时

可达34X109,分娩后2-5天恢复。

3.分类：粒细胞、中性粒、嗜酸性、嗜碱性，单核细胞和

淋巴细胞。

4.机能：

(1)白细胞的特性：

渗出性：血液中的白细胞可以从毛细血管内皮细胞之间逸出

管外的特性

变形运动：以变形运动的方式在组织内游走。

化学趋向性：组织内有许多化学物质能引起白细胞趋向它或

避离它。

吞噬作用：白细胞将微生物、细菌、体内的坏死组织、衰老

的红细胞及异物等吞噬的能力，能起到净化机体的作用。

(2)白细胞的机能：

中性粒细胞：在血管内停留的时间平均6-8小时，很快穿过

血管壁进入组织发挥作用，而且进入组织后不再返回血液。在血

管中的部分，一半随循环为循环池，一半附着在小血管壁上，为

边缘池。骨髓中尚贮备了2.5x109,作为贮备。作为非特异性免

疫的重要作用。

嗜酸性粒细胞：昼夜周期性波动。清晨少，午夜多。与肾上

腺皮质释放糖皮质激素量的昼夜波动有关。浓度高，则少。作用：

限制嗜碱性粒细胞在速发型过敏反应中的作用，当嗜碱性粒细胞

被激活时，释放趋化因子，使嗜酸性粒细胞聚集到同一局部，并

从三个方面限制嗜碱性细胞的活性，一是可产生前列腺素E抑制

嗜碱性粒细胞合成和释放生物活性物质不能发挥作用，二是可吞

噬嗜碱性细胞所排出的颗粒，使其中含有的生物活性物质不能发

挥作用，三是能释放组胺酶类，破坏嗜碱性所释放的组胺等活

性物质。参与对端虫的免疫反应。

嗜碱性粒细胞：平均循环时间是12小时。释放的肝素，作

为酯酶的辅基可加快脂肪分解为游离脂肪酸的过程。

单核细胞：来源于骨髓中的造血干细胞，在骨髓中发育。内

含有更多的非特异性酯酶。在血液中停留2・3天，进入组织，增

大，为吞噬细胞。释放多种细胞因子：集落刺激因子CSF,白细

胞介素1、3、6等、肿瘤坏死因子、干扰素等调节其它细胞的生

长。

淋巴细胞：T、B细胞两类。

T细胞：在血液中的淋巴细胞中约占70-80%,寿命较长，

一般为数月，有的长达一年以上。T细胞被特异性抗原物质汽船

活后，进行增殖和分化，形成在功能上各异的两类细胞即T兔

疫效应细胞和T记忆细胞。根据T效应细胞的细胞表面特征的

不同右区分为T4和T8两个亚群。

T4:淋巴因子T细胞TL,诱导性T细胞Ti和辅助性T细胞

TRO

T8:抑制性T细胞Ts,抑制B细胞和T细胞活性。

细胞毒性T细胞Tc,对带有特异抗原的靶细胞具有然杀伤

作用。

B细胞：占15%0固定在B细胞表面的免疫球蛋白是抗原

的特异性受体。主要是单体IgM和IgD。当它们初次与某一个抗

原接触而被致敏时，一部分B细胞分化为成熟为浆细胞。开始

生成对该抗原特异的免疫球蛋白交将它们释放到周围的组织液

中，为抗体。只有当某种调节因子，如辅助性T细胞所释放的淋

巴因子和巨噬细胞所释放的白细胞介素1存在时，B细胞才能被

抗原激活。浆细胞不再在血液中循环，存在时间2・3天一直停留

在组织中。小部分受抗原刺激的B细胞发展成为记忆性B细胞。

N细胞：占5-10%。有两种：

K细胞：具有免疫球蛋白IgG的Fc片段的受体，其杀伤性

与抗原依赖。但抗原是非特异性。

NK细胞：不依赖抗原抗体。广泛分布在血液和外周淋巴器

官，对杀伤肿瘤细胞有重要作用。干扰素能活化之，白细胞介素

2能刺激NK细胞增殖和产生干扰素。

(三)血小板

1.形态：圆形或椭圆形。

2.数量：10-30万/mn?。

3.机能：粘着、聚集、收缩、释放反应和吸附等特性。主

要机能是止血和加速凝血的作用。

(1)止血作用：血管破损而出血时被制止。

(2)血管内皮的破损，血上板粘着、聚集于该处，形成血

栓，阻塞伤口止血。

(3)流出血管外的血液，由于与异物接触，血小板破裂，

释放出血小板因子。促进凝血过程。

(4)血小板释放物质，止血。

4.凝血作用：液体的血液转变为半固体的胶冻状过程。

四、运动对血液有形成分的影响

1.红细胞的数值与血红蛋白的含量

运动性贫血：红细胞破坏过多，蛋白质补充不足，铁缺乏。

2.白细胞的数量和分类

白细胞中淋巴细胞百分比多。

运动状态时血液有形成分的变化

红细胞的数值与血红蛋白的含量：上升：贮备血库释放血。

运动时水分的减少。减少：长时间的运动增加了红细胞的机械性

破碎和化学性溶解引起的运动后减少。

白细胞的数量和分类：

淋巴细胞增多时相：短时轻微体力活动及赛前状态

中性粒细胞增多时相：有训练的运动员进行长时间中等强度

或大强度的运动以后出现。

中毒时相：再生阶段和变质阶段：没有训练的人进行长时间

强度较大的运动后，造血不足。

3.运动对血小板的影响：增多。

五、血型和红细胞凝集

细胞的血型物质是先天遗传产生的，主要是红细胞膜上的糖

蛋白，决定血型的基因是位于一对常染色体上同一位置的等位基

因。血液中存在血型抗体。1955年国际输血协会认可的红细胞

血型有23个，193个抗原。ABO血型是根据红细胞膜上是否存

在凝集原A与凝集原B进行分类的一种血型系统，此血型系统

将血液分为4种血型。凡红细胞膜上只含凝集原A的为A型，

只存在凝集原B的为B型，若A与B两种凝集原都有的为AB

型；这两种凝集原都没有的为O型。不同血型的人的血清中含

有不同的凝集素，但不含有对抗自身红细胞凝集原的凝集素。在

A型血的血清中只含抗B凝集素，B型血的血清中只含抗A凝

集素，AB型血的血清中，一般没有抗A和抗B凝集素，0型血

的血清中则含有抗A和抗B凝集素。

ABO血型的检测：在玻片上分别滴上一滴抗B、一滴抗A

血清，在每一滴血清上再加一滴红细胞悬浮液，轻轻摇动，使红

细胞和血清混匀，观察有无凝集现象。

附录部分：此部分内容根据学生情况酌情加入。

血细胞包括红细胞、白细胞和血小板。均起源于造血干细胞。

胚胎发育的早期，卵黄囊造血。胚胎第2个月开始，肝、脾

造血。第4个月的一，肝脾造血逐渐减少，骨髓开始造血并逐渐

增强。婴儿出生时，基本是完全的骨髓造血。4岁后，骨髓腔的

增长速度已超过造血组织增加的速度。脂肪细胞逐步填充多余的

骨髓腔。18岁后，只有脊椎骨、解骨、肋骨、胸骨、颅骨、长

骨近端骨龄处才有造血骨髓。

造血过程：各类造血细胞的发育、成熟的过程。连续而分阶

段。

造血干细胞阶段：处于这一阶段的造血细胞为干细胞，通过

自我的复制，保持本身数量的稳定，能分化形成各系定向祖细胞。

定向祖细胞阶段：限定进一步的分化方向，区分为红系和粒

单核系及巨核系和TB系

前体细胞阶段：形态上可以辨认的各系幼稚细胞。

造血微环境：包括造血器官中的基质细胞、基质细胞分泌的

细胞外基持和各种造血调节因子、进入造血器官的神经和血管。

调节主要是旁分泌和自分泌细胞因子的局部调节。有刺激作用的

细胞因子主要是FL（Flt-3配基）、促血小板生成素（TPO）、白细

胞介素1、3、6,干细胞因子SCF等亦参与对造血干细胞的调节。

抑制作用的细胞因子是转化生长因子0（TG印）和干扰素（IFN）。

一、红细胞的生理特征与功能

1.红细胞膜的通透性

以脂质双分子的肌架的半途膜。氧和二氧化碳、尿素自由透

入，电解质中的负离子如氯离子等较易通过，正离子较难。

2.红细胞的可塑变形性

挤过口径比它小的毛细血管和血窦孔隙红细胞将发生变形，

通过后又恢复原状的特性。

影响因素：表面积与体积的比值，愈大，能力愈强。

红细胞内的粘度，愈大，能力愈小。

红细胞膜的弹性降低或粘度升高，能力降低。

3.红细胞悬浮稳定性

红细胞由于比重大于血浆，因重力而下沉，较稳定地悬浮于

血浆中的特性。

血沉ESRo

4.红细胞的渗透脆性

二、红细胞生成的调节

1.红细胞生成的原料：维生素Bl2,叶酸合成核心甘酸，蛋

白质、铁合成血红蛋白，氨基酸、维生素B6、B2、C、E和微量

元素铜、镒