运动生理学课后思考题答案

2008运动生理学1运动生理学第一章肌肉活动的能量供应1．能量与生命的关系如何，是怎样实现的？人体生命活动是一个消耗能量的过程，而肌肉活动又是消耗能量最多的一种活动形式。运动时，人体不能直接利用太阳能、电能等各种物理形式的能量，只能直接利用储存在高能化合物三磷酸腺苷分子中蕴藏的化学能，与此同时糖、脂肪、蛋白质则可通过各自的分解代谢，将储存在分子内部的化学能逐渐释放出来，并使部分能量转移和储存到ATP分子之中，以保证ATP供能的持续性。2．不同运动中，ATP供能与间接能源的动用关系？1．ATP是人体内一切生命活动能量的直接来源，而能量的间接来源是指糖、脂肪和蛋白质。2．糖是机体最主要，来源最经济，供能又快速的能源物质，一克糖在体内彻底氧化可产生4.1千卡的热量，机体正常情况下有60％的热量由糖来提供。3．在进行剧烈运动时，糖进行无氧分解供能，1分子的糖原或葡萄糖可产生3－2分子的ATP，可利用的热量不到糖分子结构中重热量的5%，能量利用率很低，但产能速率很高。4．在进行强度不是太大的运动时，糖进行有氧分解供能，此时1分子的糖原或葡萄糖可生成39－38分子的ATP，糖分子结构中的热量几乎全部可以被利用，但产能速率较低。5．脂肪是一种含热量最多的营养物质，1克脂肪在体内彻底氧化可产生9.3千卡的热量，他是长时间肌肉运动的重要能源。6．体内脂肪首先通过脂肪动员，分解为甘油和脂肪酸。甘油经系列反应步骤，可循糖代谢途径氧化，由于肌肉内缺乏磷酸甘油激酶，故甘油直接为肌肉供能的意义不大。脂肪酸进入细胞后，在线粒体外膜活化，经肉碱转运至内膜，再经ß氧化逐步生成乙酰辅酶，之后经三羧酸循环逐步释放出大量能量供ADP再合成ATP，此过程是脂肪氧化分解供能的主要途径。蛋白质分解供能是由氨基酸代谢实现的，但蛋白质分解供能很不经济，故一般情况不作为主要供能物质。3．三种能源系统为什么能满足不同强度的运动需要？这是由他们各自的供能特点所决定的。1．磷酸原系统的供能特点：供能总量少，持续时间短，功率输出最快，不需要氧，不产生乳酸类等中间产物。所以磷酸原系统是一切高功率输出运动项目的物质基础，数秒钟内要发挥最大能量输出，只能依靠ATP－CP系统。如短跑、投掷、跳跃、举重等运动项目。此外，测定磷酸原系统的功率输出还是评定高功率运动项目训练效果和训练方法的一个重要指标。2．乳酸能系统的供能特点：供能总量较磷酸原系统多，持续时间短，功率输出次之，不需要氧，终产物是导致疲劳的物质乳酸。乳酸能系统供能的意义在于，保证磷酸原系统最大供能后仍能维持数十秒快速供能，以应付机体短时间内的快速需要。如400米跑、100米跑等，血乳酸水平是衡量乳酸能系统供能能力的最常用的指标。3．有氧氧化系统供能特点：ATP生成量很大，但速率很低，持续的时间很长，需要氧的参与，终产物是水和二氧化碳，不产生乳酸类的副产品。有氧氧化系统是进行长时间活动的物质基础。如3000米跑、马拉松等。最大摄氧量和无氧阈等是评定有氧工作能力的主要生理指标。4．糖作为能源物质为什么要优于脂肪，蛋白质为何不是主要能源？1．糖作为能源物质优于脂肪和蛋白质是由其特点决定的。2．在满足不同强度运动时，既可以有氧分解供能，也可以无氧分解供能，在参与供能时动员快、消耗的氧量少、能量产生的效率高。因此，糖是肌肉活动时最重要的能源物质，而且机体正常情况下有60％的热量由糖来提供。蛋白质的分解供能是由氨基酸代谢实现的，体内不是所有氨基酸都能参与分解供能，由于肌肉内含有丰富的转氨酶，通过脱氨基和氧化等复杂过程，转变成丙酮酸等，这些物质再通过不同途径参与三羧酸循环的氧化分解供能。蛋白质分解供能很不经济，所以一般情况不作为主要供能物质。5．简述能量统一体理论的及在体育实践中的应用意义？1．运动生理学把完全不同的运动项目所需要的能量之间，以及各能量系统供应的途径之间相互联系所形成的整体叫能量统一体。2008运动生理学22．表现为把三个能量系统按能量输出方式的比例或按每个能量系统最大输出所能持续的时间等可分为两种表现形式，一种是以有氧和无氧供能百分比的表现形式；另一种是以运动时间为区分标准的表现形式。3．能量统一体在体育实践中的应用：人体运动能力在很大程度上取决于能量输出的供应能力。○1着重发展起主要作用的供能系统。能量统一体理论提示，不同的运动项目其主要的供能系统是不同的，在制定教学、训练时，应着重发展在该项活动中其主导作用的供能系统，如：短跑重点发展无氧供能系统能力，长跑应重点发展有氧供能能力。○2制定合理的训练计划。当确定应着重发展的供能系统之后，关键是选择有效的训练方法。若要训练一名3000米跑的运动员，应先了解该项目起主导作用的有氧系统，其次是乳酸能系统，然后采用间歇训练、速度游戏、反复跑等适合发展3000米跑所需能量系统的手段方法加以训练。当然，具体的训练计划还需要考虑到运动技术的专门性。6．如何理解肌肉活动能量代谢的动态变化特征？1．ATP供能的连续性。肌肉工作所完成的各种运动形式即技术动作，可能是周期性的、非周期性的、混合性的；也可能是间断性的、连续性的。在完成所有运动时，能量供应必须是连续的，否则肌肉工作会因能量供应中断而无法实现。也就是说，ATP的消耗与其再合成必须是连续的。2．耗能与产能之间的匹配性。肌肉活动随运动强度的变化而对能量需求有所不同。强度越大，耗能也越大，这就要求产能速率必须与耗能强度相匹配。否则，运动就不能以该强度持续运动，这是由ATP供能的连续性决定的。三个能量系统输出功率不同，分别满足不同运动强度的需要。3．供能途径与强度的对应性。肌肉在完成不同强度运动时，优先启动不同的供能系统与运动强度的对应性是由产能和耗能速率的匹配关系决定的。4．无氧供能的暂时性。根据能量统一体理论，ATP再合成的无氧方式与有氧方式是一个统一体。启动哪一种方式供能取决于运动强度的变化，当运动强度耗能速率大于有氧产能最大速率时，必然动用产能更快的无氧方式，以满足该状态的代谢需要。由于无氧代谢的终产物会很快限制其代谢过程。因此，无氧供能维持的时间只能是暂时的。5．有氧代谢的基础性。从细胞的结构与功能来看，有氧供能是机体生命活动最基本的代谢方式。它有完善的代谢场所、途径、方式和调节系统，最终把代谢物氧化分解成水和二氧化碳排出体外，三大营养物的能量利用率也最彻底。另外，运动时无氧代谢产物的清除及疲劳和能源物质的恢复等都必须依赖于有氧代谢来完成。7．如何用运动强度与时间的变量因素对运动中能量代谢进行动态分析？在人体的所有运动中，运动强度和时间都符合这样一个规律，即：强度大，维持时间必然短；时间长，维持强度一定小。以下是根据运动强度和时间的变换，对能量系统的动用的动态变化分析。1．最大强度的短时间运动。它包括爆发式非周期性和连续式周期性最大强度运动。最大强度的运动必须启动能量输出功率最快的磷酸原系统。由于该系统供能可持续7.5秒左右，因此，首先动用CP供能。当达到CP供能极限而运动还必须持续下去时，必然启动能量输出功率次之的乳酸能系统，表现为运动强度略有下降，直至运动结束。这样的供能运动一般不会超过2分钟，以无氧供能为基础。2．中低强度的长时间运动。该运动由于持续时间长，运动强度相对要小，它适应最大有氧工作能力的范围。如马拉松等，必然以有氧供能为基础。由于脂肪氧化时，动员慢、耗氧量大、输出功率小于糖等特点，故运动的前期以启动糖氧化供能为主，后期随着糖的消耗程度增加而逐渐过渡到以脂肪氧化供能为主。但在后期的加速、冲刺阶段，仍动用糖靠无氧方式来供能。3．递增强度的力竭性运动。运动开始阶段，由于运动强度小，能耗速率低，有氧系统能量输出能满足其需要，故启动有氧氧化系统。随着运动强度的逐渐增大，当有氧供能达到最大输出功率时，仍不能满足因强度增大而对ATP的消耗时，必然动用输出功率更大的无氧供能系统。因磷酸原系统维持时间很短，所以此时主要是乳酸能系统供能，直至力竭。4．强度变换的持续性运动。这种运动是以无氧供能为特征，以有氧供能为基础的混合性一类运动。其特点是：以CP供能快速完成技战术的配合，间歇时靠有氧能力及时恢复的持续性运动，运动中乳酸能参与的比例较小。第二章肌肉收缩1．刺激引起组织兴奋应具备哪些条件？了解这些有何意义？试验表明，任何刺激要引起组织兴奋必须达到一定的刺激强度、持续一定的时间和一定的强度时间变化率。了解这些不仅对了解可2008运动生理学3兴奋细胞具有普遍意义，而且也是研究肌肉收缩活动的生理基础。2．简述静息电位和动作电位产生的原因？1．安静时存在于细胞膜内外两侧的电位差称为静息电位。当组织一次有效刺激，在示波器上记录到一个迅速而短促的波动电位，即首先出现膜内、外的电位差迅速减少直至消失，进而出现两侧电位极性倒转，由静息时膜内为负，膜外为正，变成膜内为正，膜外为负。然而，膜电位的这种倒转是暂时的，它又很快恢复到受刺激前的静息状态。膜电位的这种迅速而短暂的波动称为动作电位。两种电位产生的共同原因是因为：生物电的形成依赖于细胞膜两侧离子分布的不均匀和膜对离子严格选择的通透性，及其不同条件下的变化，而膜电位形成的直接原因是离子的跨膜运动。2．静息电位产生的原因是静息时膜主要对钾离子有通透性和钾离子的外流所致。动作电位产生的原因则是起自于刺激对膜的去极化作用，动作电位上升支的形成是膜对纳离子通透性突然增大和纳离子的迅速内流所致。然而，膜对纳离子通透性增大是暂时的，当膜电位接近峰值电位水平时，纳离子通道突然关闭，膜对纳离子通透性回降，而对钾离子通透性增高，钾离子的外流又使膜电位恢复到内负外正的状态，形成动作电位下降支。3．比较兴奋在神经纤维传导与在神经—肌肉接点传递的机制和特点？兴奋在神经纤维传导的机制可用局部电流学说来解释。即对于一段无髓鞘纤维而言，当膜的某一点受到刺激产生动作电位时，该点的膜电位即倒转为内正外负，而临近未兴奋部位仍维持内负外正的极化状态，于是，兴奋部位和临近未兴奋部位之间，将由于电流差产生局部电流。兴奋在神经—肌肉接点传递的机制是通过化学递质乙酰胆碱和终板膜电位变化来实现的。兴奋在神经纤维的传导具有以下特征：1．生理完整性。要求神经纤维在结构和生理功能上的完整。2．双向传导。神经冲动均可沿神经向两侧方向传导3．不衰减和相对不疲劳性。4．绝缘性。绝缘性主要是由于髓鞘的存在。兴奋在肌肉接点的传递有如下特点：1．化学传递。神经和肌肉之间的兴奋传递是通过化学递质（ACH）2．兴奋传递节律是一对一。每一次神经纤维兴奋都可引起一次肌肉细胞兴奋。3．单向性。兴奋只能由神经末梢传向肌肉。4．时间延搁。兴奋的传递过程需要一定时间。5．高敏感性。易受化学和其他环境因素的影响。1．简述肌肉收缩的滑行理论，指出其直接的实验依据？1．该理论认为，肌肉收缩时虽然外观上可以看到整个肌肉或肌纤维的缩短，但在肌细胞内并无肌丝或它们所含的分子结构的缩短或卷曲，而只是在每一个肌小节内发生了细肌丝向粗肌丝之间的滑行。2．其直接的试验依据是肌肉收缩时暗带长度不变，而明带的长度缩短，与此同时，暗带中央的H区也相应变窄，这种变化只能用粗、细肌丝之间的相对运动来解释。2．试述从肌细胞兴奋到肌肉收缩的全过程？1．当肌细胞兴奋引起肌浆Ca2+浓度升高时，细肌丝上肌钙蛋白结合Ca2+，引起肌钙蛋白的构型发生变化，这种变化又传递给肌原球蛋白分子，使其构型发生变化。2．原肌球蛋白的双螺旋体从肌动蛋白的双螺旋体的沟沿滑向沟底，抑制肌动蛋白分子与横桥的因素被解除，肌动蛋白上的位点被暴露。3．横桥与肌动蛋白上的位点相结合形成肌动球蛋白，肌动球蛋白可激活横桥上ATP酶活性，在Mg2+参与下，ATP分解释放能量，横桥获能发生向粗肌丝中心方向摆动，引起细肌丝向粗肌丝中央方向滑行。当横桥发生角度变化时横桥与肌动蛋白摆脱，恢复原位置再与下一肌动蛋白结合。3．试比较缩短收缩、拉长收缩和等长收缩的力学特征，指出它们在体育实践中的应2008运动生理学4用？1．缩短收缩是指肌肉收缩所产生的张力大于外加的阻力时，肌肉缩短，并牵引骨杠杆做相向运动的一种收缩形式。作缩短收缩时，因负荷移动方向和肌肉用力