第二章 时尚健身运动理论基础
第一节 时尚健身的人体科学基础
一、人体运动时的物质与能量供应
水、蛋白质、糖、脂肪、无机盐和维生素六大营养物质是人生命活动的物质基础。人体活动的能量，是人吃的食物在人体内经一系列化学变化，进行物质代谢而得到的。人参加体育运动时，由于肌肉长时间地收缩和舒张，脏器活动的增强，能量消耗会大大增加。所以体育运动可以促进人体的新陈代谢过程和提高机能活动水平，是增强体质的一种积极手段。
糖是生命活动中能量的主要供应者。糖在体内除供应能量外，还可以转变成蛋白质和脂肪。人进行体育运动，体内能量消耗大，肝脏储存的糖元便转变成葡萄糖进入血液，由血液输送到肌肉中供运动需要。经常参加体育运动，体内糖储备量增加，调节糖代谢能力加强，能使血糖在较长时间内保持稳定，能提高耐力。
脂肪是人体细胞的组成部分，是一种含能量最多的物质。它在体内氧化所释放出的能量，约为同量的糖或蛋白质的两倍。脂肪还可以起到保护器官、减少摩擦和维持体温的作用。脂肪过多对人体是有害的。经常参加体育运动，不但可以防止肥胖，还可以预防因脂肪过多而造成的疾病。
蛋白质是生命的基础，是细胞的主要组成部分，是体内能量的来源之一。肌肉收缩、神经系统的活动、血液中氧的运输和参与各种生理机能调节的许多激素，都与蛋白质有关。人体内有一类能加速各种化学反应进行的酶，其化学本质也是蛋白质。参加体育健身，能提高酶的活性，有利于增加人运动时身体内的能量供应和运动后消耗物质的补充。
水在人体的组成中含量最高，成年人体内含水量约占体重的65%，水不但能维持人体体温，参加体内的代谢，促进物质的电离，还起着有润滑作用。
伴随物质代谢过程发生的能量吸收、储存、释放、转移和利用的过程，称为能量代谢。能量代谢的核心物质是ATP。
二、运动时的供能系统及其动用特点
运动时代谢供能的输出功率取决于能源物质合成ATP的最大速率。运动中基本不存在一种能量物质单独供能的情况，肌肉可以利用所有能量物质，只是时间、顺序和相对比例随运动状况而异，不是同步利用。最大功率输出的顺序由大到小依次为：磷酸原系统→糖酵解系统→糖有氧氧化→脂肪酸有氧氧化，且分别以近50%的速率依次递减。当以最大输出功率运动时，各系统能维持的运动时间是：磷酸原系统供极量强度运动6～8秒；糖酵解系统供最大强度运动30～90秒，可维持2分钟以内；3分钟以上主要依赖有氧代谢途径。运动时间愈长，强度愈小，脂肪氧化供能的比例愈大。由于运动后ATP、磷酸肌酸的恢复及乳酸的清除，必须依靠有氧代谢系统才能完成，因此有氧代谢供能是运动后机能恢复的基本代谢方式。
不同活动状态下供能系统的相互关系介绍如下。
（1）安静状态。安静时，骨骼肌内能量消耗少，ATP保持高水平；氧的供应充足，肌细胞内以游离脂肪酸和葡萄糖的有氧代谢供能。线粒体内氧化脂肪酸的能力比氧化丙酮酸强，即氧化脂肪酸的能力大于糖的有氧代谢。
（2）长时间低强度运动。在长时间低强度运动时，骨骼肌内ATP的消耗逐渐增多，ADP水平逐渐增高，NAD+还原速度加快，但仍以有氧代谢供能为主。血浆游离脂肪酸浓度明显上升，肌内脂肪酸氧化供能增强，这一现象在细胞内糖原量充足时就会发生。同时，肌糖原分解速度加快，加快的原因有以下两点：能量代谢加强；脂肪酸完全氧化需要糖分解的中间产物草酰乙酸协助才能实现。
在低强度运动的最初数分钟内，血乳酸浓度稍有上升，但随着运动的继续，逐渐恢复到安静时的水平。
（3）大强度运动。随着运动强度的提高，整体对能量的要求进一步提高，但在血流量调整后，机体对能量的需求仍可由有氧代谢得到满足，即有氧代谢产能与总功率输出之间保持平衡。在这类运动中，血乳酸浓度保持在较高的水平上，说明在整体上基本依靠有氧代谢供能时，部分骨骼肌内由糖酵解合成ATP。血乳酸浓度是由运动肌细胞产生乳酸与高氧化型肌细胞或其他组织细胞内乳酸代谢之间的平衡决定的。
（4）短时间激烈运动。在接近和超过最大摄氧量强度运动时，骨骼肌以无氧代谢供能。极量运动时，肌内以ATP、磷酸肌酸供能为主。超过10秒的运动，糖酵解供能的比例增大。随着运动时间延长，血乳酸水平始终保持上升趋势，直至运动终止。
总之，短时间激烈运动（10秒以内）基本上依赖ATP、磷酸肌酸储备供能；长时间低、中强度运动时，以糖和脂肪酸有氧代谢供能为主；而运动时间在10秒至10分钟内执行全力运动时，所有的能源储备都被动用，只是动用的燃料随时间变化而异：运动开始时，ATP、磷酸肌酸被动用，然后糖酵解供能，最后糖原、脂肪酸、蛋白质有氧代谢也参与供能。
运动结束后的一段时间，骨骼肌等组织细胞内有氧代谢速率仍高于安静时水平，它产生的能量用于运动时消耗的能源物质的恢复，如磷酸原、糖原等。
三、适量运动促进健康的生理学效应
1.经常性的适量运动促进和改善心血管的功能
运动时需要大量的氧气和营养物质，排出二氧化碳等代谢产物，这就需要有一个强有力的循环系统。运动不仅可以加强新陈代谢，还能改善血管的弹性，提高血流量；促进血液循环，增大心脏容量，提高摄氧能力。由于每搏输出量的不同，一般人安静时的心率为60～80次/分钟，而经常进行适量运动的人为50～60次/分钟甚至更少。心脏跳动次数少了，心脏休息的时间就增加了，这标志着心脏功能的储务能力得到了提高，使人体能够承受更多的负载量，剧烈运动后恢复期变短。
运动中，心率应控制在怎样的范围以内才能获得最佳的效果呢？研究表明，心率在110次/分钟以下的运动负荷时，机能的血压、心电图等多项指标没有明显变化，健身价值不大；心率在130次/分钟的运动负荷时，每搏输出量接近和达到一般人的最佳状态，健身效果明显；心率在150次/分钟的运动负荷时，每搏输出量开始出现缓慢下降；当心率随运动负荷增加到160～ 170次/分钟之间时，虽无不良的异常反应，也未能呈现出更好的运动效果。因此，当运动时的平均心率在120～150次/分钟之间，锻炼时间20～60分钟，每周至少运动3～5次，才能取得理想的健身效果。
2.适度健身使运动系统产生良好的适应性变化
人体的运动系统由肌肉、骨骼、关节和韧带组成。机体之所以能够进行各种各样复杂精细的运动，其原动力就是来源于那些大大小小的肌肉，按照有机体各器官系统“用进废退”的自然法则，只要通过长期、系统、科学、适量的运动，就能够使运动器官特别是肌肉的毛细血管组织和肌肉内的化学成分与形态结构等发生一系列质的变化。
人体在安静时肌肉每平方毫米内开放的毛细血管数量只有80多条，而在运动时毛细血管的口径增大，肌肉每平方毫米内毛细血管开放量可达2000～3000条，比安静时增加了30多倍，使单位时间内通过的血氧量增多，从而给肌肉组织提供更多的营养物质和氧气；与此同时，肌肉在运动后消耗了大量的能量，经过适当休息和摄取营养后，肌肉组织就会得到更多的补充，有助于其生长，这种现象生理学上称为“超量恢复”。
运动还能促进骨骼新陈代谢的加强，改善血液循环，增强骨细胞生长能力，使骨的长度增加，骨密度增厚，骨干变粗，骨组织的机械稳定性加强，使骨骼的抗拉、抗压、抗扭转性能增强。
四、运动性疲劳的产生与消除
参加体育健身以及运动训练到一定程度的时候，人体就会产生工作能力暂时降低的现象，这种现象称为运动性疲劳。早在1880年，莫索就开始研究人类的疲劳。此后，许多著名学者从多种视角采用不同手段广泛研究疲劳，并先后给疲劳下了不同的定义。第五届国际运动生物化学会议指出，运动性疲劳是指机体生理过程不能持续其机能在一特定水平上或不能维持预定的运动强度。
（一）疲劳产生的原因及意义
运动性疲劳是运动本身引起的机体工作能力暂时降低，经过适当时间休息和调整可以恢复的生理现象，是一个极其复杂的身体变化综合反应过程。疲劳时，工作能力下降，经过一段时间休息，工作能力又会恢复，只要不是过度疲劳，并不损害人体的健康。因此，运动性疲劳是一种生理现象，对人体来说又是一种保护性机制。但是，如果人经常处于疲劳状态，前一次运动产生的疲劳还没来得及消除，新的疲劳又产生了，疲劳就可能积累，久而久之会产生过度疲劳，影响人的身体健康和运动能力。如果运动后能采取一些措施，就能及时消除疲劳，使体力很快得到恢复，消耗的能量物质得到及时补充甚至达到超量恢复，就有助于训练水平的不断提高。
（二）运动性疲劳的消除
运动时和运动后供能物质量的变化，是消耗和恢复过程保持平衡的结果。运动时以消耗过程为主，恢复过程跟不上消耗过程，表现为能源物质数量下降；运动后休息期，以恢复过程为主，消耗过程下降，因此，能源物质逐渐恢复，达到或超过原来水准。
在锻炼期应根据锻炼的目的、身体内消耗的主要能源物质，选择最适宜的休息间歇，并在这期间增加被消耗能源物质的补充或采取其他有关的措施，以加速恢复过程。力竭运动后物质的恢复时间如下：① 肌肉中磷酸原恢复，最短2分钟，最长3分钟；② 氧合血红蛋白恢复，最短1分钟，最长2分钟；③ 长时间运动后肌糖原恢复，最短10小时，最长46小时；④ 间歇训练后肌糖原恢复，最短5小时，最长24小时；⑤ 活动性休息时肌肉和血液中乳酸消除，最短30分钟，最长1小时；⑥ 静坐休息时肌肉和血液中乳酸消除，最短1小时，最长2小时。
运动性疲劳的消除可以通过以下途径来进行。
（1）用各种方法使肌肉放松，改善肌肉血液循环，加速代谢产物排出及营养物质的补充，如常用的整理活动和按摩等，有条件的还可以进行洗浴（如水浴、蒸汽浴、桑拿浴等）和理疗等。
① 整理活动：是消除疲劳、促进体力恢复的一种良好方法，应给予足够的重视。剧烈运动后进行整理活动，可使心血管系统、呼吸系统仍保持在较高水平，有利于“偿还”运动时所欠的“氧债”。整理活动使肌肉放松，可避免由于局部循环障碍而影响代谢过程。
整理活动包括慢跑、呼吸体操及各肌群的伸展练习。比如，运动后的伸展练习，不仅可消除肌肉紧张或疲劳，改善肌肉血液循环，而且对预防运动损伤的发生也有良好作用。
② 按摩：是有效的恢复手段。负担量最大的部位应是按摩的重点，肌肉部位以揉捏为主，交替使用按压、抖动、扣打等手法，在肌肉发达的部位可用肘顶、脚踩。关节部位不仅是运动的着力点，也是运动的枢纽。应全面进行，以按摩为主，穿插使用按压、搓和揉拉。按摩应先全身后局部，全身性按摩一般取俯卧位。根据运动项目不同，如某部运动负担过重，需重点按摩，应在全身按摩之后进行。在按摩肢体时，先按摩大肌肉群后按摩小肌肉群。如按摩下肢，先按摩大腿肌肉后按摩小腿肌肉，以提高肌肉韧带的工作能力，加速疲劳时的肌僵硬和酸胀痛的代谢产物排除，改善血液循环和心脏收缩功能。
（2）通过调节神经系统机能状态来消除疲劳。
① 睡眠：睡眠是消除疲劳、恢复体力的好方式。睡眠时，大脑皮层的兴奋过程降低，体内分解代谢处于最低水平，而合成代谢过程则相对较高，有利于体内能量的蓄积。
入睡前，应注意以下几点：就寝前尽量使精神状态趋于平静；避免外界刺激；室内空气保持新鲜；就寝前应泡脚，使大脑得以休息，有助于尽快入睡，使疲劳能快速消除。
② 温水浴：健身后进行温水淋浴是最简单易行的消除疲劳方法。温水浴可促进全身的血液循环，调节血流，加强新陈代谢，有利于机体内营养物质的运输和疲劳物质的排除。水温42℃左右为宜，时间为10～15分钟，勿超过20分钟。
③ 意念活动：心理恢复主要是意念活动，通过一定的套语暗示进行引导，使肌肉放松，心理平静，从而调节植物性神经系统的机能，然后运用带有一定愿望的套语进行自我动员，如暗示性的睡眠休息、肌肉松弛、心理调节训练。实践证明，采用上述方法能促进身体疲劳的尽快消除，加快身体的恢复过程。舒适幽雅的环境、听音乐等也有助于人们消除疲劳。
（3）通过补充机体在运动中大量失去的物质，促进疲劳的消除。
① 药物：使用中药，如黄芪、刺五加、参三七等，都具有调节中枢神经系统的功能、扩张冠状动脉和补气壮筋的作用，对消除疲劳有较好的效果。
② 营养物质：运动中产生疲劳的重要因素之一是能量供应不足，运动中各种营养物质消耗增加，运动后及时补充，有助于消除疲劳，恢复体力。疲劳时，注意补充能量和维生素，尤其是糖、维生素C及维生素B1，夏季或出汗较多时，应补充盐分与水。食品应富营养和易于消化，并尽量多吃些新鲜蔬菜、水果等碱性食物，但不同性质的运动项目需要不同的营养。速度性的项目应供给含较多易吸收的糖、维生素B1、维生素C、蛋白质和磷；耐力性的项目要多供给糖以增加糖分储备，还要增加维生素B1、维生素C和磷；力量性的项目需要增加蛋白质和维生素B2。在运动中适时地补充有关营养物质，既能提高身体的抗疲劳能力，又有助于运动疲劳的消除。
人们食用适量的酸性食品和碱性食品，将会维持体液的酸碱平衡，但食品若搭配不当，则会引起生理上的酸碱失调。在营养学的角度上，酸性食物和碱性食物实际上是针对它们对人体酸碱平衡的影响而言的。当食品搭配不当，酸性食品在膳食中超过所需的数量时，导致血液偏酸性、黏度增加，会使人感到疲劳，影响身体健康。同时，体液酸化会导致骨骼里的钙质游离出来，导致骨质流失，引起缺钙。因此，运动后应注意食物的酸碱搭配，这样才有利于运动疲劳的消除。