北京体育大学博士生考试运动生理学题解

2012运动生理学题解运动中能源物质的动员运动开始时机体首先分解肌糖原,持续运动5-10分钟后,血糖开始参与供能.脂肪在安静时即为主要供能物质,在运动达30分钟左右时,其输出功率达最大.蛋白质在运动中作为能源供能时,通常发生在持续30分钟以上的耐力项目.随着运动员耐力水平的提高,可以产生肌糖原及蛋白质的节省化现象.试述最大摄氧量的生理机制及其影响因素。最大摄氧量是指人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时，单位时间内（通常以每分钟为计算单位）所能摄取的氧量为最大摄氧量。也称为最大吸氧量或最大耗氧量。VO2max受多种因素制约，其水平的高低主要决定于氧运输系统或心脏的泵血功能和肌组织利用氧的能力。1）氧运输系统对VO2max的影响血红蛋白含量及其载氧能力与VO2max密切相关。心脏的泵血功能及每搏输出量的大小是决定VO2max的重要因素。心脏的泵血功能是限制运动员VO2max提高的重要因素。2）肌组织利用氧能力对VO2max的影响肌组织利用氧的能力主要与肌纤维类型及其代谢特点有关，慢肌纤维具有丰富的毛细血管分布，肌纤维中的线粒体数量最多、体积大且氧化酶活性高，肌红蛋白含量也较高。3）其他因素对VO2max的影响1遗传因素VO2max的遗传度为93.5%2.年龄、性别因素一般男子大于女子；随年龄的增长而增加3.训练因素长期系统进行耐力训练可以提高VO2max水平试述个体乳酸阈在体育运动中的理论和实践意义。由于乳酸代谢存在较大的个体差异，渐增负荷运动时血乳酸急剧上升时的乳酸水平在1.4-7.5mmol/L之间。因此，将个体在渐增负荷中乳酸拐点定义为“个体乳酸阈”。在运动实践中应用个体乳酸阈可以评定有氧工作能力、制定有氧耐力训练的适宜强度。1）评定有氧工作能力VO2max和LT是评定人体有氧工作能力训练的重要指标。前者主要反映心肺功能，后者主要反映骨骼肌的代谢水平。系统训练对VO2max提高较小，它受遗传因素的影响较大。系统训练对LT提高较大。显然，乳酸阈值的提高是评定人体有氧工作能力训练增进更有意义的指标。2）制定有氧耐力训练的适宜强度个体乳酸阈强度时发展有氧耐力训练的最佳强度。以个体乳酸阈强度进行耐力训练，能有效地提高有氧工作能力。4.提高人体有氧工作能力的训练方法有哪些？并从生理学角度进行分析。1）持续训练法：指的是强度较低、持续时间较长且不间歇进行训练的方法。主要用于提高心肺功能和发展有氧代谢能力。练习时间要在5分钟以上，甚至可持续20---30分钟以上提高大脑皮层神经过程的均衡性和机能稳定性。改善参与运动的有关中枢间的协调关系，并能提高心肺功能及VO2max。引起慢肌纤维选择性肥大，肌红蛋白也有所增加。2）乳酸阈强度训练法运动员随训练水平的提高，有氧能力的百分利用率明显提高。在具体应用乳酸阈指导训练时，常采用乳酸阈心率来控制运动强度。3）间歇训练法：指在两次练习之间有适当的间歇，并在间歇期进行强度较低的练习，而不是完全休息。特点1.完成的总工作量大2.对心肺功能的影响大4）高原训练法在高原训练时，人们要经受高原缺氧和运动缺氧两种负荷。这对身体造成的缺氧刺激比平原更为深刻，可以大大调动身体的机能潜力，使机体产生复杂的生理反应。高原训练能使红细胞和血红蛋白数量及总血容量增加，并使呼吸和循环系统的工作能力增强，从而使有氧能力得到提高。5.试述无氧工作能力的生理学基础。1)能源物质的储备A.ATP和CP的含量：人体在运动中ATP和CP的功能能力主要取决于ATP和CP含量，以及通过CP再合成ATP的能力。一般来说，人体美千克肌肉中含ATP和CP在15~25毫克之间，在极限运动中，肌肉中的ATP和CP在10秒内就几乎耗竭。因此，这一时期的最大输出功率可用于评估ATP和CP的功能能力。B.糖原含量及其酵解酶活性：糖原含量及其酵解酶活性是糖无氧酵解能力的物质基础。糖无氧酵解供能是指肌糖原无氧分解为乳酸时释放的能量的过程。其供能能力主要取决于肌组织中糖原的含量及其酵解酶活性的高低。2）代谢过程的调节能力及运动后恢复过程的代谢能力代谢过程的调节能力包括参与代谢过程的酶活性、神经与激素对代谢的调节、内环境变化时酸碱平衡的调节以及各器官活动的协调等。糖酵解产生的乳酸进入血液后，对血液pH产生影响。因此，血液缓冲系统对酸性代谢产物的缓冲能力，以及组织、细胞尤其是脑细胞耐受酸性代谢产物刺激的能力都是影响糖酵解能力的因素。3）最大氧亏积累在剧烈运动时，需氧量大大超过摄氧量，肌肉通过无氧代谢产生能量造成体内氧的亏欠，称为氧亏。最大氧亏积累是指人体从事极限强度运动时（一般持续运动2~3分钟），完成该项运动的理论需氧量和实际耗氧量之差。许多研究发现，最大氧亏积累是衡量机体无氧供能能力的重要标志。什么是肌丝滑行理论？其依据是什么？1答：肌肉收缩的肌丝滑行理论的主要论点：肌肉的收缩或伸长，是由于肌小节中粗丝和细丝相互滑行，而肌丝本身的长度和结构不变。当肌肉收缩时，由Z线发出的细丝沿着粗丝向暗带中央滑动，结果相邻的Z线靠拢，肌小节变短，从而出现整个肌细胞或整块肌肉收缩。其证据：肌肉缩短后，暗带长度不变，明带变短，H带由变短到消失。当肌肉拉长时，明带、H带均加宽。比较分析骨骼肌收缩三种形式的特点，了解肌肉收缩形式在体育实践中有何意义？2答：根据肌肉收缩时的长度和张力变化，肌肉收缩分为：缩短收缩，拉长收缩和等长收缩三种。三种收缩形式的工作特征表现不同。缩短收缩又称向习收缩，其特点：肌肉收缩时产生的张力大于外加阻力，肌肉缩短牵拉它附着的骨杠杆做向心运动，此时肌肉消耗大量的能量用以完成外功，缩短收缩在实践中被用来实现各种加速度运动或位移运动，如屈肘、同抬腿、挥臂等。拉长收缩又称离心收缩，其工作特征是肌肉收缩时产生的张力小于外力，此时，肌肉积极收缩但被拉长，肌肉做负功。在实现人体运动中起着制动、减速和克服重力等的作用，同时拉长收缩可贮存能量以用于其后的收缩，使之能产生更大的力量和速度。等张收缩的工作特征是当肌肉收缩产生的张力等于外力，肌肉虽积极收缩，但长度不变。等长收缩时肌肉的张力可发展到最大，但没有位置的移动，按物理学上讲，肌肉没有做外功，胆消耗很多能量，在人体运动中起着支持、固定和保持某一姿势的作用。5、比较分析快肌和慢肌纤维的形态结构、代谢和生理功能特点。5答：（1）形态特征：快肌纤维直径大，肌浆网发达，线粒体体积小数量少，毛细血管密度小；受大α神经支配；慢肌纤维直径小，肌浆网不发达，线粒体体积大而数量多，毛细血管密度大，受小α神经支配。（2）代谢特征：快肌纤维无氧代谢酶（乳酸脱H酶）的活性高，糖原含量多，无氧代谢能力强。慢肌纤维线粒体酶活性高，有氧代谢能力强。（3）功能特征：快肌纤维收缩速度快，力量大。慢肌纤维收缩速度慢，力量小。6、运动训练对两类肌纤维何影响？6答：训练能使肌纤维产生适应性变化，表现如下：①训练导致两类肌纤维是否互变的问题。以前的研究认为，训练不能使两类肌纤维互变，人体肌纤维的类型百分比，是自然选择的结果。但近的研究表明，长时间的耐力训练，可使快肌纤维（10%左右）转变为慢肌纤维，而速度和力量训练，只能引起肌纤维某些超微结构和代谢功能发生改变。②训练能使肌纤维出现选择性肥大。如力量训练能使快肌纤维明显肥大，速度训练可使快肌和慢肌在面积都增大，大强度的耐力训练可使慢肌纤维肥大。③训练能显著提高肌肉的代谢能力。如耐力训练不仅可使慢肌纤维中线粒体数目和体积增大，酶的活性增加，从而使慢肌纤维的有氧氧化能力明显提高；而且也可使快肌纤维的有氧氧化能力得到提高。相反，大重量的力量训练使肌纤维面积大大增加，而线粒体反而下降，有氧氧化能力下降，但无氧氧化能力得到提高。④训练对肌纤维影响的专一性。即训练引起肌纤维的适应性变化，与从事的运动专项或训练方法，以及受训练局部有关。第四章血液循环1、试述在长期训练影响下心脏的形态结构与功能的适应性变化。1答:在长期训练影响下心脏的形态结构与功能的适应性变化主要表现以下几个方面:形态结构:①运动性心脏肥大。心脏肥大是运动员心脏的主要形态特征,其肥大程度与运动强度和持续时间有关,通常呈中等程度的肥大。耐力项目的运动员心脏肥大表现为全心扩大，伴有左心室壁厚度增加，称为离心性肥大。而力量项目的运动员心脏肥大主要是心室厚度增加，称为向心性肥大。②心脏内部结构发生良好的适应。心肌纤维增粗，肌小节长度增加，毛细血管增多变粗，线粒体增多变大，线粒体酶活性提高，心肌细胞膜对钙离子的通透性增加，其内部的血液供应增加，从而大大提高了心脏的泵血功能。③心脏的功能能力显著增强。表现为：安静时心跳徐缓有力，心率明显低于一般人；在定量负荷时，心脏功能高度节省化，心率增加幅度较少，搏出量大；而在极量运动时，心脏则表现出高功能，高贮备，其心输出量和搏出量均高于一般人。一般人心力贮备只有20～25L.min-1，而运动员可达35～40L.min-1。由于其心泵功能的贮备量大,使得他们在运动中具有较大的运动潜力。2、何谓搏出量？试述搏出量的影响因素。2答：搏出量是指每侧心室每次射出的血量。①心舒末期心室的容积：心舒末期心室的容积越大，搏出量越大。与回心血量有关。②心室肌被牵张的程度：心室舒张末容积扩大可使心肌被牵张，增加心肌初长度，搏出量增加。③心肌收缩能力：心肌收缩力增加，搏出量增加。心肌的收缩力与ATP酶活性、胞浆中钙离子浓度、活化横桥数目等因素有关。④后负荷：即动脉血压，动脉血压升高，搏出量减少。2、试述运动时的能量供应过程。2答：人体运动时的能量供应过程：①直接能源——ATP。但ATP贮量很少，必须边分解边合成，ATP的再合成途径有三条：①PCr分解生能；②糖酵解生能；③糖和脂肪的有氧化生能，ATP的再合成三条途径构成了人体内三个供能系统。不同的运动项目三个系统供能的情况不同。以800跑为例：②起跑：主要由ATP-PCr系统供能；当ATP分解供能的同时，PCr迅速分解使ATP再合成。③途中跑：以糖的无氧酵解和有氧氧化混合供能；④冲刺：以糖的无酵解为主供能。5、论述不同强度运动时三个能量系统供ATP再合成的动态关系？5答：不同强度时，三个能量系统代ATP再合成的动态关系：①ATP是直接能源物质，在细胞内的含量很有限，如果以最大功率输出只能维持2S左右。因此，ATP必须是边分解边合成，以保证生命活动能量供应的连续性。②三个能量系统输出功率不同，分别满足不同运动强度的ATP再合成的需要。不同供能系统的功率输出能力和最大持续时间是维持其动态关系的代谢标准。③不同强度运动时三个能量系统是相互区别和相互联系的。2答:决定力量素质的生理学因素:（1）肌源性因素①肌肉生理横断面积:肌肉力量与肌肉生理横断面积呈正比。②肌纤维类型:肌肉力量与快肌纤维比例呈正相关。③肌肉初长度:肌肉在最适初长度时肌力最大。④肌拉力角:肌肉力量随肌拉力角而变化，如肘关节屈的角度为115°时，肱二头肌对前臂产生的牵拉力量最大，大于或小于115°时，力量均减小。（2）神经源性因素①中枢激活:中枢激活指中枢神经系统动员肌纤维参加收缩的能力。②中枢神经对肌肉活动的协调和控制能力:不同神经中枢之间的协调可以提高原动肌、对抗肌、协同肌与固定肌之间的协调能力，使其在动作完成过程中能共同参与、协调配合一致，发挥更大的收缩力量。③中枢神经系统的兴奋状态（3）其他因素:①年龄与性别。②激素作用：睾酮通过促进肌肉蛋白质的合成，促进肌肉肥大，使肌肉力量增大。甲状腺素、生长激素和胰岛素也是促进肌肉生长和肌力发展的重要因子。③力量训练。1、试述有氧运动能力的生理学基础。1答：有氧运动能力的生理学基础:①心肺功能.心肺功能是有氧耐力最重要的生理学基础,强有力的心肺功能能保证运动时充足的氧供应。研究表明，长期有氧训练的运动员，心肺功能会产生适应性增强。评定心肺功能的综合指标是最大吸氧量。②骨骼肌纤维类型百分配布。骨骼肌中慢肌纤维百分比高者其有氧运动能力强。③代谢功能。耐力运动的能量供应，绝大部分是有氧代谢供能。与有氧代谢密切相关的体内糖原和脂肪贮备量及糖、脂肪