第三章 健身运动的生理学基础
第一节 运动与肌肉、骨骼
一、运动与肌肉
通常说的肌肉指的是骨骼肌，人体除了骨骼肌以外，还有平滑肌和心肌。骨骼肌是附着在骨骼上的肌肉，当肌肉收缩时牵动骨骼，肢体就会产生围绕关节的各种运动，因此肌肉收缩是人体活动的动力。骨骼肌约占人体体重的40%（女性为35%），是体内数量最多的一种组织，不仅能实现人的坐、立、走、说话、写字，以及作出喜怒哀乐各种表情，而且还能对环境产生反应，换句话说，运动时体内其他器官、系统机能上出现的改变，都是为保证实现肌肉活动而发生的。
（一）肌肉的结构及功能
肌肉是由许多肌纤维排列成束，表面有肌束膜包绕，许多肌束聚集在一起构成一块肌肉，每块肌肉的中间部分为肌腹，两端为肌腱，肌腱直接附着在骨骼上，非常坚韧。肌肉具有伸展性、弹性和黏滞性，肌肉在牵拉或负重下可被拉伸，取消外力后又能收缩，恢复原状。肌肉还具有兴奋性和收缩性，肌肉的兴奋性和收缩性是紧密联系而又不同的两种过程，兴奋在前，收缩在后，来自中枢神经系统的神经冲动传至脊髓运动神经元，然后由脊髓的运动神经元将冲动传递至所支配的肌纤维，引起肌肉的收缩。
（二）运动对肌肉的影响
肌肉收缩需要能量，肌肉中储存有多种能源物质，其中最重要的有三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖元、脂肪等。在运动强度大、时间长、氧供应不充足时，肌糖元分解成乳酸并释放能量，糖元+ADP+PI+乳酸+ATP。在运动强度较小、氧供应充分时，肌糖元可分解成二氧化碳和水，释放能量，糖元+O2 +ADP+PI-～CO2 +H2 O+ATP。ATP的总量是十分微少的，当肌肉强烈收缩时仅能维持1～3秒，CP的含量也有限，肌肉强烈收缩时仅能维持6～8秒，因此，人体的正常运动或长时间的运动还需有其他的途径，以促使Aw再合成，为人体基本活动需要提供能量。运动可促使肌肉发展，使肌纤维的数量增加和横截面增大，有助于人体规格和比例更加匀称合理，为良好的体姿和体形打下坚实的物质基础。
二、运动与骨骼
（一）骨结构及生长
人的骨骼终身都在不断地进行破坏和建造，在生长过程中建造占优势。儿童少年时期骨膜较厚，骨外膜内的成骨细胞不断分泌骨质，增厚骨质，骨内膜内破骨细胞又不断破坏和吸收骨质，扩大骨髓腔使骨骼增粗。到成年时，这种生长活动趋于平衡，维持稳定，同时，长骨的骨骺与骨干之间的骺软骨不断增生、骨化，使骨的长度不断增加。在12～18岁期间，骺软骨生长速度较快，尤其是四肢，18岁以后，骨逐渐停止这种生长，一般女子在22岁，男子在25岁之后，骺软骨全部骨化，骨的长度不再增加，也就是说身高停止生长。这时候，虽然骨的长度不再增加，但骨内的构造却始终处于动态变化之中。
骨龄是骨骺和小骨骨化中心出现的年龄及于骺愈合的年龄，常被用来确定人体的生物年龄，一般用手、腕部呈现的年龄梯度来预测儿童、青少年的身高，也可用于判断儿童、青少年是早熟、正常，还是晚熟等的发育情况。
（二）运动对骨骼的影响
影响骨骼生长发育的因素除遗传因素外，还受激素、维生素、环境、运动等因素影响。体育锻炼能加速血液循环，增加供给肌肉、骨和关节的血液，骨获得的营养使骨的结构及性能发生变化，表现为骨密度增加，骨变粗。骨结构的排列由于受到肌肉的牵拉和外力的作用，排列更加规则，加强了骨的坚固性。经常运动使韧带的附着部位变得更粗壮，这都有利于肌肉、韧带更牢固地附着在骨骼上。使骨骼能够承受更大的外力作用，提高了骨的抗弯、抗折断和耐压的性能。同时，机械力对骨中的钙质沉积又有极其良好的作用。在青少年时期，经常参加体育锻炼不仅有助于身体长高，而且可以增加未成年骨的峰值骨量，而青少年时期提高峰值骨量是预防老年性骨质疏松的重要措施。成年人参加体育锻炼，虽然不能使身体增高，但能使骨骼练得更粗壮结实。总之，不同年龄的人只要坚持经常的、多样化的体育锻炼，都能收到增强骨骼的效果。因此，锻炼一定要持之以恒。
研究证明，影响骨生长发育的因素很多。经常在阳光下参加体育锻炼，对促进骨的生长极为有利，能增强骨质。不同的锻炼方法，对骨的影响也不同。经常做悬垂和支撑动作，能增强上肢骨承受压力和拉力的能力；经常做上肢锻炼，能使上肢骨粗壮、坚强；对长期进行下肢锻炼的人，则跟骨明显粗壮。体育运动，对儿童和青少年骨骼的生长发育影响是最大的，以跳高运动为例，成年人要经过2～3年，甚至5年的锻炼才能观察到变化，而青少年只要经过1～1.5年的锻炼，就能在x光片上看到变化。
三、运动与体能
体能是人体在肌肉活动中表现出来的能力，体能是人的各器官系统机能在人体运动中的具体体现。它包括身体素质（即人在运动时表现出来的力量、速度、耐力、柔韧等）和身体的基本活动能力（走、跑、跳、投、攀、爬和提举重物等能力）。
由于运动可促进各种器官系统机能的发展，而机能的发展与体能的表现是一致的，因此，在提高体能的过程中，为适应身体运动的需求，身体务器官系统必须强化其功能。如要发展耐力素质，就必须提高心血管系统、呼吸系统以及肌肉系统持久工作的能力。全面发展体能，能促使人体形态和机能的全面协调发展；反之人体形态和机能的全面发展，使人体的肌肉活动能力和其他基本活动能力得以全面提高。体能的提高不仅有助于人们从事各种体育运动，还可加强人们日常生活能力和工作能力。