三、简答题1. 简述大气环境污染对人体健康影响特点。
大气环境污染对人体健康影响特点主要有四点:
(1)环境污染涉及面广,易感性差异较大
接触污染的人口多,包括老弱病幼,甚至胎儿等敏感人群。
(2)低计量、长时间的作用
污染物在环境中受到稀释,往往浓度较低,但人群接触时间长,每天可达24h,甚至终生接触。
(3)多途径进入人体
环境污染物可以通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入人体,致病部位以呼吸器官为主,也有眼和皮肤等。
(4)多种因素同时存在
环境中物理、化学、生物性等污染因素可同时存在,相互联合作用。
2. 为什么中长跑运动员到达终点后不能立即休息?
在剧烈运动时,由于血液大部分流向运动的肌肉,为了加速疲劳的消除,就应促使肌肉中大量的静脉血液快速流回心脏,进行肺循环,从而使静脉血动脉化,清除其中致疲劳的代谢废物。
(1)促进静脉血液回流的措施
根据影响静脉回心血量的因素,剧烈运动后应先慢跑或走一段时间,同时注意加深呼吸,等到机体平缓一些后,可以降低体位或平躺。若是以下肢为主的运动,还可以躺着举起双腿,并抖动。
(2)原因
①慢跑或走的目的是为了利用骨骼肌的肌肉泵作用,加速静脉血液回流。
②深呼吸是为了降低中心静脉压,增加外周静脉压和中心静脉压的压力梯度,促进静脉血回流。
③降低体位或平躺则是克服静脉回流时重力的阻碍作用,使血液回流更容易;举腿则是利用重力的作用,加速下肢静脉血回流。
3. 心力贮备在反映心脏机能上有何生理意义?
(1)心力贮备的概念
心力贮备,又称心泵功能贮备,是指心输出量具有随机体代谢需要而增大的能力,可用最大心输出量与安静心输出量之差来表示,亦可用最大心率与安静心率之差来表示,用最大每搏量与安静每搏量之差表示每搏量贮备。心脏的泵血功能能够广泛适应机体不同生理条件下的代谢需要,表现为心输出量可随机体代谢率的增长而增加。在静息状态下,心输出量并不是最大,但能够在需要时成倍增加。
(2)心力贮备的生理意义
心力贮备的大小反映心脏泵血功能对代谢需要的适应能力,也反映心脏的训练水平。有良好耐力训练的人,心力贮备明显高于一般人,其最大心输出量可达静息输出量的6~7倍。个别优秀的耐力运动员甚至可达到静息输出量的8倍(40L/min以上)。同时,由于静息心率因训练而减慢,故心率贮备也增大。例如,优秀耐力运动员的静息心率可低到50次以下,而运动时的最高心率达190~200次时,搏出量仍不减少,故最大心输出量大幅度增加。
4. 从生理学角度论述肌肉力量训练原则。
肌肉力量训练的生理学原则包括:
(1)超负荷原则
力量训练的负荷应不断超过平时采用的负荷,其中包括负荷强度、负荷量和力量训练的频率。
(2)专门化原则
力量训练过程中的肌肉活动的性质和模式与所从事的运动专项特点不一致,对神经系统协调能力以及局部肌肉生理、生化特征的影响也不同,因此,发展肌肉力量的抗阻练习,应包括直接用来完成某一技术动作的全部肌群,并尽可能使肌肉活动的类型、能量代谢类型、肌肉收缩速度、力量练习的动作结构以及时间—动作关系与专项力量和专项技术的要求相一致。
(3)安排练习原则
①练习顺序
力量训练是由多种力量练习组成的,而练习的顺序可以直接影响训练的效果。一般情况下,在一次力量训练课当中,大肌群训练在先,小肌群训练在后。
②训练节奏
训练节奏是指力量训练的强度、运动量和训练频率应符合训练计划和比赛计划的要求。在年度周期计划中,力量性运动项目准备期的力量训练量较大,训练强度较低,以刺激肌肉体积增加;而在随后的力量训练期和比赛期,力量训练量减小,训练强度增大,以提高肌肉力量或者爆发力。
5. 试从理论上分析氧亏和运动后过量氧耗的氧量是否相同。
氧亏和运动后的过量氧耗的氧量不一样。
(1)氧亏
氧亏,又称缺氧量,是指在运动过程中,摄氧量随运动负荷的增加而增大,在运动初期运动所需要的氧和摄氧量之间出现的差异。刚开始有氧运动时,骨骼肌收缩所需要的能量主要由磷酸原和糖酵解供能系统供应,摄氧量水平尽管不断上升,但是机体仍存在氧亏。当摄氧量达到稳态水平时,能量供应主要由有氧氧化系统完成,这时摄氧量能够满足机体对氧的需求,氧亏消失。运动强度越大,每分钟需氧量越大,则出现的氧亏越多。低强度运动的开始阶段也会出现氧亏。因为运动初期ATP、CP的消耗以及人体的氧运输系统的生理惰性大,其功能不能立即提高到应有的较高水平与运动的需要相适应而形成。所以即使从事低强度的运动,在开始阶段也会出现氧亏。
(2)运动后过量氧耗
运动后过量氧耗是指运动后恢复期内,为了偿还运动中的氧亏,以及在运动后使处于高水平代谢的机体恢复到安静水平时消耗的氧气量。可能导致运动后过量氧耗的原因包括:运动后氧贮备的恢复、磷酸原再合成(ATP-CP)、甲状腺素和糖皮质激素、乳酸清除、运动后仍高于运动前水平的通气量、心输出量及体温。一般说来,无氧运动的运动后过量氧耗高于有氧运动。对于有氧运动,运动强度越高,运动后过量氧耗的水平越高,持续时间越长。
6. 动机和大脑皮质的机能状态对形成运动技能有哪些影响?
动机和神经系统的技能状态对运动技能的影响:
(1)动机与运动技能的形成
①动机
动机是指支配人们行为的目的,它是行为的发端。动机与运动技能的形成和运动成绩的提高及表现的关系是很复杂的,它们之间呈现出倒U字形的曲线关系。在学习与比赛条件相同的情况下,学生如果处于最佳动机水平,所取得的学习效果与比赛成绩最好;如果动机水平过高或过低,学习和比赛都无法获得理想的结果。
②抱负
抱负也直接影响着运动技能的形成和发展。一般来说,抱负水平越高,所激发出来的学习欲望、积极性就越高,运动技能的形成就越快,学习所需要的时间就越短。
(2)大脑皮质的机能状态与运动技能的形成
大脑皮质机能状态在运动技能形成过程中起着重要的作用。研究发现应激水平与运动技能水平之间呈倒U关系。适度的应激水平可使运动技能的发挥达到最高水平。疲劳会导致应激水平的降低,赛前紧张则会导致应激水平的升高。因此比赛前需要通过调整赛前状态和准备活动使应激水平达到最佳状态。
7. 简述评定人体对冷习服的基本测验方法。
人体对冷习服的基本测验方法有:
(1)测定产生寒战的皮肤温度阈值
一些研究指出,处于较冷气温中几星期后,寒战发生推迟。冷习服的人可以增加非寒战的产热过程,以保证产热,使寒战减轻。增加去甲肾上腺素的分泌,产生脱耪联的氧化磷酸化过程,即释放热而不生成ATP。
(2)测量手和足的温度
未经习服的人随着处于冷环境中的时间延长,手和足部的温度逐渐下降(已经习服的人能够保持基本正常的温度)。
(3)观察在寒冷中睡眠的能力,未经习服的人会因打寒战而不能入睡
未经习服的人会因打寒战而不能入睡。有些研究表明,习服到一定程度时便可以在寒冷中入睡,在寒冷中入睡的能力取决于增加去甲肾上腺素的分泌,使非寒战产热过程增强。
8. 简述细胞免疫的过程。
细胞免疫,又称细胞介导免疫,是指T细胞介导的免疫应答。细胞免疫是清除细胞内寄生微生物的最为有效的防御反应,也是排斥同种移植物或肿瘤抗原的有效手段。细胞免疫过程有三个阶段:
(1)感应阶段
T细胞介导的细胞免疫应答的感应阶段,基本类似于B细胞介导的体液免疫应答过程的感应阶段。
(2)增殖和分化阶段
活化的TH细胞开始大量增殖,最终导致激活相应的TD细胞和TC细胞,进入效应阶段。同时,部分T细胞分化为记忆性T细胞。
(3)效应阶段
激活的TC细胞发挥特异性的细胞毒性作用,攻击靶细胞(病原体)。一个TC细胞在数小时内可杀伤数十个靶细胞。TD细胞则释放出多种淋巴因子,参与对抗病原体感染的炎性反应。
9. 简述三大营养物质代谢的关系。
三大营养物质包括糖类、蛋白质和脂类。
(1)三大营养物质代谢的相同点:
①来源相同
三大营养物质的来源都有三条途径:食物中消化吸收;其他物质转化;自身物质的分解。
②都可以作为能源物质
三大营养物质在体内都可以进行氧化分解,作为能源物质使用。但它们供能有着先后顺序,它们按照糖类、脂质、蛋白质的顺序供能。
③都可以在体内转化
糖类可以直接转化成蛋白质和脂肪,蛋白质也可以直接转化成糖类和脂肪,但脂肪不能直接转化成蛋白质。
④代谢终产物相同
二氧化碳和水是三大营养物质相同的代谢终产物。
(2)三大物质代谢的不同点:
①能否在体内储存
糖类和脂肪都可以在体内储存,但蛋白质不能在体内储存。
②代谢终产物不完全相同
糖类和脂肪的代谢终产物都是二氧化碳和水,但是蛋白质的代谢终产物除了它们外还有尿素。
③在体内的主要用途不同
糖类被氧化分解后提供生命活动所需的能量,脂肪主要是在体内再次合成为脂肪储存起来,蛋白质被消化分解成氨基酸之后,主要用来合成生物体内各种组织蛋白以及酶和某些激素等。
(3)糖类、蛋白质和脂类的代谢之间互相制约:
糖类可以大量转化成脂肪,而脂肪却不可以大量转化成糖类。只有当糖类代谢发生障碍时才由脂肪和蛋白质来供能,当糖类和脂肪摄入量都不足时,蛋白质的分解才会增加。例如,糖尿病患者糖代谢发生障碍后,就得由脂肪和蛋白质来分解供能,因此患者表现出消瘦。
10. 女性与男性相比,其运动系统有哪些生理特点?
女性的运动系统与男性相比有以下生理特点:
(1)女性肌肉系统的生理特点
男女之间肌肉力量在性成熟之前没有明显差异。在青春发育期,力量的性别差异逐渐明显,女孩的肌肉发育慢于男孩,肌肉体积及重量均低于男孩,这主要是雄性激素的同化作用所致。因而,女性肌肉占体重的21%~35%,仅占男性肌肉重量的80%~89%。女性的肌肉力量弱于男性,女子的肌肉力量平均为男子的2/3左右。脂肪的氧化能力亦较男性弱。
(2)女性骨骼系统的生理特点
女性骨骼重量占体重的15%,较男性轻10%左右,抗弯能力较差,但韧性较好。由于女性脊柱椎骨间软骨较厚,弹性和韧性优于男性,因此,女性的柔韧性优于男性。女性脊椎骨较长,四肢骨细而短,形成上身长、下身短的特点。而且,女性的股骨、肱骨两侧上髁的直径、臂长、胸围及肩宽等指标均低于男性,髋部却大于男性,这使女性形成了上体长而窄、下肢短而粗、肩窄盆宽的特殊体型。这种体型使身体重心低且稳定性高,有利于完成平衡动作,但奔跑速度及负重能力均受到一定限制。
11. 骨骼肌有几种收缩形式?它们各有什么生理学特点?
根据肌肉收缩时的长度变化,肌肉收缩可以分为以下几种收缩形式:
(1)向心收缩
肌肉向心收缩时,是做功的,其数值为负荷重量与负荷移动距离的乘积。向心收缩可以分为等张收缩和等动收缩。
①等张收缩
在向心收缩过程中,所谓的等张收缩是相对的,由于肌肉收缩通过骨的杠杆作用克服阻力做功。在负荷不变的情况下,随着关节角度变化,肌肉做功的力矩会发生变化,需要肌肉用力的程度也不同。在整个运动范围内,肌肉用力最大的一点称为“顶点”,“顶点”肌肉才有可能达到最大力量收缩。这也是等张训练的不足之处。
②等动收缩
在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度,且外界的阻力与肌肉收缩时肌肉产生的力量始终相等的肌肉收缩称为等动收缩。肌肉进行等动收缩时在整个运动范围内都能产生最大的肌张力,而且收缩速度可以根据需要进行调节。等动练习是提高肌肉力量的有效手段。通常要有专门的仪器设备(即等动练习器)才能实现。
(2)等长收缩
等长收缩是指肌肉在收缩时其长度不变的收缩形式。有两种情况:其一,肌肉收缩时对抗不能克服的负荷。其二,当其他关节由于肌肉离心收缩或向心收缩发生运动时,等长收缩可使某些关节保持一定的位置,为其他关节的运动创造适宜的条件。
(3)离心收缩
离心收缩是指肌肉在收缩产生张力的同时被拉长的收缩。如下蹲时,股四头肌做离心收缩以控制重力作用,使身体缓慢下蹲,起缓冲作用。再如搬运重物时,将重物放下,以及下坡跑和下楼梯等也需要肌肉进行离心收缩。由于肌肉离心收缩的制动作用,减缓了身体的下落速度,不致于使身体造成损伤。离心收缩时肌肉做负功。
(4)超等长收缩
超等长收缩是指骨骼肌工作时先做离心式拉长,继而做向心式收缩的一种复合式收缩形式。其优点在于,当肌肉被拉长后所产生的弹性势能,拉长后产生的牵张反射性收缩,以及主动向心收缩所产生的力量形成合力时,肌肉将产生较大收缩力。完成超等长练习时,肌肉最终收缩力量的大小是由肌肉在离心收缩中被拉长的速度和被拉长的长度所决定的,前者更为重要。超等长练习与其他力量练习相比,更接近比赛时人体的运动形式。
12. 简述冷环境的适应。
人对寒冷的适应,称为冷习服。人类对寒冷的习服有3种类型:
(1)代谢型习服
长时间在寒冷环境中生活的人,基础代谢率平均高于温带地域的人14%~17%。这是人体通过提高产热而达到寒冷习服。寒冷习服者的去甲肾上腺素分泌使产热增多,这和交感神经所调节的非寒颤产热有关,是人体通过提高产热而达到寒冷习服的。
(2)绝热型习服
长时间处于寒冷条件下,可使体表血管收缩和皮下脂肪增多,引起体表绝热性增大,而产生绝热型习服。
(3)习惯性冬眠型习服
世居长期寒冷环境中生活的人,在温度较低的情况下也不增加产热,皮肤的温度下降也少,体温也相对较低,机体习惯了低的体温。
四、论述题1. 试述心脏的泵血过程及机制。
(1)心脏泵血的过程
心动周期以心房收缩作为起点,在此之前,心脏处于全心舒张期。由于此时心腔内压力很低,静脉血不断流入心房,心房压相对高于心室压,房室瓣开启,血液由心房流入心室。接着,心房开始收缩,心房容积减小,压力升高,进一步将心房内的血液挤压入心室,完成心室充盈。其后,心房舒张,心室开始收缩,室内压升高,当超过房内压时,心室内血液向心房回流,返流的血液推动房室瓣关闭,但此时,室内压尚低于主动脉压,半月瓣仍关闭,心室处于等容收缩期。随着心室的继续强烈收缩,室内压急剧升高,当超过主动脉压时,血液冲开半月瓣,心室内血液大量射入主动脉,完成射血。射血后,心室开始舒张,室内压下降,主动脉内血液推动半月瓣关闭,随后室内压进一步下降,当其低于心房压时,房室瓣打开,又开始了心室的充盈,进入下一个心动周期。
(2)心脏泵血的机制
心室肌的收缩与舒张,造成室内压力变化,从而导致心房与心室之间,心室与主动脉之间产生压力梯度,该压力梯度是推动血液在相应腔室之间流动的主要动力。血液的单方向流动则是在瓣膜的配合下实现的。总之,心脏泵血功能的实现,是心肌的舒缩引起心腔内压力变化,在瓣膜的配合下,压力梯度的变化推动血液按一定方向流动。
2. 试分析有训练者安静状态下的生物学适应特征。
有训练者安静状态下的生物学适应特征表现为:在长期运动负荷刺激的作用和影响下,与运动密切相关的各器官系统如运动系统、血液循环系统、呼吸系统和神经系统所表现的良好适应性最为明显。
(1)运动系统
①骨骼的特征:运动训练对骨骼的影响主要表现在骨密度增加等方面的变化。依运动员训练水平、训练年限及运动项目的不同,骨密度亦呈现不同的变化特点。
②骨骼肌的特征:运动训练对骨骼肌的影响主要表现在肌肉的体积增大,横断面增大,肌肉力量增加。
(2)氧运输系统
①呼吸机能的特征:安静状态下有训练者呼吸深度大,呼吸频率少,每分肺泡通气量大,气体交换效率高。
②血液的特征:运动员血液的成分与无训练者相比无明显差异,只表现在某些项目运动员的血液指标有所改变。
③循环机能的特征:运动对心脏形态结构和心血管机能的影响较为显著。主要表现为安静时心率缓慢和心脏功能性增大。
(3)神经系统
长期系统的运动训练对中枢神经系统机能产生良好的影响,优秀的短跑运动员神经过程的灵活性高、反应快、反应时缩短;而长跑运动员神经过程的稳定性较高。
3. 试述血液是如何维持酸碱平衡的。
正常人血浆的pH为7.35~7.45,相对恒定,主要是由于血液中存在的缓冲系统。在血浆和红细胞中,由弱酸和弱酸盐组成了一个个缓冲对,由许多缓冲对构成了缓冲系统,既能抗酸,又能抗碱。
(1)血浆缓冲体系
血浆缓冲体系包括:NaHCO
3/H
2CO
3,Na
2HPO
4/NaH
2PO
4和NaP//HPr(Pr代表蛋白质)。
①NaHCO
3/H
2CO
3缓冲体系
NaHCO
3是血浆中主要的缓冲碱,它与H
2CO
3保持一定比值,维持血液pH恒定。正常人血浆的pH为7.35~7.45,通常NaHCO
3/H
2CO
3的值为20。
②碱储
碱储是指血浆中的碳酸氢钠的储存量。NaHCO
3是血浆中含量最多的碱性物质,因此,在一定程度上可以代表对固定酸的缓冲能力。
(2)红细胞缓冲体系
红细胞缓冲体系包括:KHCO
3/H
2CO
3,K
2HPO
4/KH
2PO
4,KHb/HHb和KHbO
2/HHbO
2(Hb代表血红蛋白)。血红蛋白缓冲体系是红细胞中的重要缓冲物质,它对H
2CO
3发挥巨大缓冲作用。
①大部分的CO
2则进入红细胞,在碳酸酐酶的催化下,与H
2O结合生成大量H
2CO
3,于是红细胞内酸性增强。
②红细胞的KHb与H
2CO
3发生中和反应,产生KHCO和HHb,HHb在肺部与O
2结合后,生成酸性较强的HHbO
2,后者可被KHCO所缓冲,于是产生了KHbO
2和H
2CO
3。
③KHbO可在血液循环到组织部位时,释放O
2转变成KHb,参与再一次的CO
2运输。而在肺部,由于肺部气
较低,H
2CO
3可被碳酸酐酶催化,释放出CO
2,经呼吸排出体外。
(3)血液缓冲体系的相对作用
当血浆pH低于7.35时为酸中毒,高于7.45时为碱中毒。当酸性或碱性物质进入血液时,血浆中的缓冲物质可有效地减轻酸性物质或碱性物质对血浆pH的影响,特别是在肺和肾能够保持正常的排出体内过多酸或碱的功能时,血浆pH的波动范围较小。
4. 试分析激素对急性运动的应答特征以及对长期训练的适应特征。
当机体运动时,活动肌群和内环境稳态的维持都需要大量能量,因此,激素在其中担任至关重要的角色。急性运动时,激素水平尤其是应激激素水平必然发生剧烈的应答性反应。同理,长期训练会使内分泌功能通过自身形态、结构和机能所产生的一系列适应性变化,对抗运动负荷对机体的强烈刺激。
下面就几种重要内分泌激素对急性运动的应答和对长期训练的适应加以分析:
(1)糖皮质激素对运动的反应和适应
①糖皮质激素分泌增多是机体对运动刺激发生的应答性反应,其分泌量与运动刺激的强度呈正相关。
②在完成小强度负荷时,糖皮质激素变化较小,在完成力竭性运动时,糖皮质激素水平大大升高。
③其作用是通过促进肝的糖异生活动,使体内的非糖物质加速转化成葡萄糖,为机体提供更多的能源物质。
(2)儿茶酚胺对运动的反应和适应
①儿茶酚胺的主要功能是动员能量释放和提高身体功能。
②在急性运动状态下,儿茶酚胺类物质分泌增多,且增多程度与运动强度密切相关,即运动强度越大,升高的幅度也越大,但两种激素升高的程度与运动后恢复状况并不同步。
③运动时儿茶酚胺类物质适量增高对运动能力有重要的促进作用,可提高心血管系统的功能,调节血液的重新分配,促进肝糖原和脂肪的分解,有利于肌肉运动的顺利进行。
④但由于体外补充使其含量过高时,则会使运动员产生不良的精神反应,如恐慌、激动、缺乏自信等,比赛时反而不易取得好成绩。
(3)生长激素对运动的反应和适应
①运动时血浆中生长激素的浓度与运动时间和强度有关,表现为有一定的时间潜伏期和强度阈值。如以小负荷(300kg·m-1·min-1)运动时,血中生长激素几乎无变化;随着负荷的增加,血中生长激素开始增加,但其升高有一个时间潜伏期(一般不短于10min),当负荷达到900kg·m-1·min-1时,血中生长激素水平可达安静时的35倍之多。研究还发现,以50%最大摄氧量强度运动时,生长激素水平变化不大,但以66%最大摄氧量强度运动时,生长激素水平才明显增加,所以目前认为50%~60%最大摄氧量强度为生长激素释放的临界阈值。
②但要注意的是,血浆生长激素的增加与运动强度并非呈直线变化关系,只有当运动强度达到一定的量时血浆生长激素才发生变化,相反,如果运动强度过大,生长激素水平反而会下降。
(4)胰岛素和胰高血糖素对运动的反应和适应
运动时,由于需要葡萄糖和脂肪酸作为代谢燃料,胰岛素对运动应激的反应主要表现为降低,而胰高血糖素则表现为升高。