運動生理學-帶氧運動和缺氧運動(厭氧運動)的分別

分類:易筋經
2010/02/03 15:38

以下這篇文章有誤,游泳、跑步健康舞、過頭也是厭氧運動,要小心。在這裡,易筋經就有他絕對的好處,怎麼做都是有氧運動,只有瑜珈可以和他相比,可惜動作太多,沒有用經絡來統攝,常讓學者無所適從,易筋經就沒有這些缺點。希望大家健康快樂。

 

 

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帶氧運動(Aerobic Exercise

帶氧運動是較柔和的運動,例如散步、慢跑、游泳、健康舞、太極和踩單車等。在這些運動過程中,由於運動強度較小,對所需能量的要求也較低,而且不需要在短時間內快速提供,所以能讓身體輕鬆地吸入足夠的氧氣,供給運動的肌肉。

由於細胞內氧氣充足,細胞不但能更有效地產生更多的能量,而且減少生成乳酸,身體肌肉便不會輕易地感到疲累和痠痛。同時,心臟和肺臟能更好地配合帶氧運動中的節律,而不用感受太大的缺氧壓力,有利於年老和健康狀態較差的人。

另外,帶氧運動能持續更長的時間,當葡萄糖作為能源而被消耗到一定程度時,身體便開始轉向利用另類物質作為能源了。脂肪便是下一個被消耗的物質,這樣不但可形成減肥的功效,而且可幫助清理血液中游離的脂肪,減少脂肪在血管壁中堆積堵塞血管,降低發生心血管疾病的危險性。

帶氧運動的另一個好處,是它能通過柔和的韻律來擴大身體各部分活動的範圍,而不僅僅是鍛煉某一處的肌肉,所以對整個身體的發展更為均衡,更為健康。

缺氧運動∕厭氧運動(Anaerobic Exercise)

正常的肌肉運動是需要消耗能量的,運動強度愈大,所需付出的能量也就愈多,在提供能量的過程中,身體要消耗一定數量的氧氣。當運動強度超越一定限度時,身體攝取氧氣的速度可能不足以配合,造成相對缺氧的狀態,這就叫做缺氧運動。

缺氧運動時,肌肉細胞需要分解預先儲存的糖元來產生6-磷酸葡萄糖。6-磷酸葡萄糖則在無氧的身體下進一步分解,而釋放出ATP形式的能量。這種形式下產生的能量遠低於有氧條件下產生的水平,但可作為暫時的應急之用。

常見的缺氧運動有百米短跑和舉重練習等。它能通過製造缺氧的體內環境,刺激肌肉細胞和心肺系統的發展。缺氧由此而產生的乳酸堆積在肌肉內引起肌肉疲勞和酸痛。而且對身體的心肺系統要求較高,對體弱的老年人來講是不太適宜的。

 

運動生理學-解剖肌肉的構造

要認識肌肉的構造,便要弄清楚肌腹、肌纖維、肌腱等的定義及功能。

  • 肌肉的主體是肌腹,也就是肌纖維的所在處。肌纖維的長度可由幾毫米至數十厘米長,愈長的肌纖維,收縮時能縮短的幅度就愈大,就愈有可能進行快速的運動。
  • 肌纖維的長度將決定肌肉收縮的速度,而其數目則與肌力的大小有關。
  • 由於每單位橫截面積所能產生的肌力是接近固定的,因此肌力的大小與其橫截面積成正比。
  • 肌力產生的大小和方向和肌肉纖維的排列也有很大的關係。肌肉的排列有平行型、單翼型、雙翼型、多翼型和環狀型幾種。
    平行型:肌纖維主要以肌肉收縮的速度為主,如大腿前方的縫匠肌等。
    多翼型:肌肉由於集合了較細緻緊密的肌纖維排列,當這些纖維一起收縮時,產生的力量是相當顯著的,所以它主要體現了肌肉的力量,這種類型的肌肉有肩膀處的三角肌等。
  • 肌纖維的兩頭是肌腱。肌腱則附著在骨頭上,為肌肉的收縮提供著力點。與肌纖維不同,肌腱主要是由結締組織纖維組成無收縮的功能,作用是為肌纖維提供支持和固定。它呈明亮顯眼的淺白色,跟深血色的肌肉成明顯的對比。

運動生理學-肌肉的種類

人體的肌肉(Muscle)可分為三大類,即平滑肌、心臟肌和骨骼肌。各有不同的特性及功能。

平滑肌
存在於心臟以外的其他內臟器官,如胃腸道、泌尿道、呼吸道和生殖器統管道等,這類肌肉不但在顯微鏡的觀察下有其特別的形態,而且它絕大多數的情況下不受個人的主觀意識控制,而是由內臟本身的自主神經系統和血液內的荷爾蒙調節。

心臟肌
只限於心臟腔室內,它同樣也是不受主觀意識支配,它有規律的搏動形成了心跳;心跳在人體生存的每一分每一秒鐘都在進行著。這個節律的起源來自右心房內的一組特殊且專門的心肌細胞,醫學上稱為起搏點(Pacemaker)。 起搏點細胞會隨著細胞內外的鈉鉀和其他電解質的濃度交替變化,形成脈衝式的電流。這些電流再通過心肌內的特殊傳導組織,擴散到心肌的其他部位。由於心臟內電流的傳送速度異常快速,所以左右心室兩個腔室的心肌,幾乎是同一時間接受到神經衝動信號,因而產生一致性的收縮,將心室內的血液強力而有效地泵出。左右心房兩個腔室則在下一個神經衝動到來之時一齊搏動。搏動之後跟隨著極短暫的時間讓心肌放鬆,然後才再進行新一輪的搏動周期,如此循環不止。

骨骼肌

這種肌肉的最大特點是可由個人意識控制收縮的時間、幅度和強度,而且這類肌肉的尺寸大小可隨著訓練、使用的程度而出現顯著的變化;其他影響肌肉粗幼的因素包括遺傳因素、營養、荷爾蒙等。

骨骼肌的功能是通過收縮使它所附著的骨骼運動,來完成人體各類活動的所需。按照肌肉纖維收縮的快慢又可將骨骼肌分為快肌和慢肌兩種。

  • 慢肌即是所謂的紅肌,這由於它的微細血管分佈豐富,肌肉細胞內的糖元和線粒體都較少,所以它主要是依靠有氧呼吸代謝產生的能量來供給肌肉的收縮之用。這類肌肉的收縮速度較緩慢,爆發力差,但能較持久,不易產生疲勞,是日常生活活動的主要肌群。
  • 快肌又有人稱之為白肌,肌肉細胞內糖元和線粒體較多,而微細血管則相對較缺乏,它主要是通過無氧呼吸代謝產生的能量來進行收縮活動,故能在很短的時間內快速地運動,產生巨大的爆發力,但較易疲勞,不耐持久。這類肌肉常用於短跑、跳遠、舉重、推鉛球等。在日常生活運動中則專門用於精細和靈敏的運動中,如手部肌肉和眼球肌肉則屬這一類。

運動生理學-肌肉的收縮形態與機制

常見的肌肉收縮形態

等長收縮
指當肌肉收縮時,整塊肌肉的長度維持不變。這種肌肉收縮的機制是當肌肉的主體部分(即肌腹)收縮時,它拉長了與它相連的肌腱,與此同時保持兩側肌腱在骨骼上的附著點之間的距離不變,這樣便構成等長收縮運動。 據科學文獻透露,當等長收縮產生的力量超過一定的程度時,肌肉局部的血液供應便會暫時終止,形成缺氧狀態。這種狀態在上臂肌肉用力超過最大力量的百分之七十時出現。

等張收縮
指當肌肉為抵抗一定的阻力時,雖然其收縮時肌肉的長度發生了變化,但產生的張力卻保持恆定,這種肌肉收縮在日常活動中並不常見。

運動單元

骨骼肌肉的收縮是由大腦發出運動的信號,經過脊椎傳送到支配肌肉的神經線,最後傳達到肌肉纖維,引起肌肉的收縮活動。在脊椎的各種神經元細胞中,有一種是專門控制肌肉收縮的,叫做甲運動神經元(α-motor neuron)。醫學上有種疾病叫做運動神經元病,就是當運動神經元細胞因為某些原因造成功能性退化,造成四肢的肌肉癱瘓。

一個甲運動神經元和它所控制的所有肌纖維,就叫做一個運動單元。運動單元的大小,即其內含的肌纖維的多少,和此肌肉的活動需要有關。

  • 需要作出精細動作的肌肉
    如眼球肌等,每個甲運動神經元所支配的肌纖維數目也較少,只有六至十條肌纖維。這類肌肉所作出的動作雖較精細,但產生的力量相對地較小。
  • 其他的肌肉
    如大腿前面的股四頭肌,一個運動神經元所支配的肌纖維有二千多條,當這些肌纖維一起收縮時,所產生的力量是巨大的,但動作卻並不精細。

三種運動神經元

運動神經元按特性又可細分為三種。它們在不同的肌肉活動和收縮過程中按不同的順序進行。

  • 日常生活的運動由第一種運動單元開始。這種運動單元是慢速氧化型的運動單元,產生的肌力較小。
  • 當運動的速度或收縮的力量需要增大時,便會召集到另一種的運動單元,即快氣化兼糖元分解型的運動單元,這種運動單元除兼有前一種的運動單元裡的氣化反應產生能量外,還有透過無氣呼吸提供多餘的能量,但又不容易產生疲勞。
  • 如果身體要在最短的時間內發出最大的力量,就要使用第三種的運動單元,即快速無氧糖元分解型的單元,由於無氧代謝產生的乳糖會在肌肉內堆積,所以肌肉在這運動之後會覺得疲勞和痠痛。

肌肉的收縮機制

  • 肌肉細胞內含有兩種特殊的蛋白:肌球蛋白和肌凝蛋白。這兩種蛋白在肌纖維內呈整齊而有規律的串狀排列,兩種蛋白排列之間有重疊的部分,稱為連接橋。
  • 當肌肉收縮的信號由運動單元傳來時,運動神經的刺激引起肌肉內膜的電位發生變化,電解質分子也就隨著電位的變化而進出肌肉細胞,這種化學分子的流動促發細胞內ATP能量的分解,在分解的過程之中,連接橋處的肌凝蛋白的頭彎曲,便帶動了肌球蛋白向前滑動,因此便達成了肌肉的收縮。
  • 肌肉收縮力量的大小是由連接橋的數目來決定的。特別是是當平行的肌纖維越多時,愈多的肌球蛋白一致的滑動,產生的力量便愈大。
  • 肌肉收縮力量的大小也和肌肉的一定長度有關。上文提過,肌球蛋白的滑動是由兩者之間的接觸為基礎的。當肌肉過度被動地被拉長時,兩種肌球蛋白失去接觸,收縮能力便大打折扣。當肌肉長度太短時,肌球蛋白微纖維鍊之間太多的重疊,也會影響到彼此之間滑動的效率。而當肌肉在某一特定長度下產生的力量最大,這個長度便稱為最合適長度。

運動生理學──肌肉疲勞

運動期間產生的疲勞現象是廣泛存在的。產生疲勞的原因有很多種,有些人由於身體患有某些疾病而比其他人容易疲勞,如貧血、甲狀腺功能不足、糖尿病、一些慢性病等。腫瘤本身可製造腫瘤壞死因子,這些因子也能造成肌肉的無力和易疲勞。

中樞神經方面,如精神緊張、抑鬱、憂慮也會造成心理負擔,令身體承受持續運動的耐力降低。某些藥物會影響人體的精神狀態和引致疲勞。此外,食慾不振、營養不足或睡眠不安也能慢慢地消耗體內精力。

運動的方法若不正確,例如熱身運動做得不足夠,身體將難於適應突如其來的運動挑戰。而所挑選的運動項目未為自己所熟悉,又或是不符合自己的身體情況的話,如再加上運動時間太長、運動量超過了自己能力的負荷等,也會造成肌肉疲勞。

肌肉疲勞的因素主要和肌肉內部化學架構的改變有關,主要的有以下幾點:

  • 肌肉內乳酸的聚積。
  • 酸鹼濃度的改變。
  • 神經細胞內鉀離子的減少。
  • 神經脈衝的傳導速度變慢。
  • 細胞內ATP能量的減少。
  • 糖原儲量降低。
  • 肌球蛋白和鈣離子的結合變慢。
  • 連接橋的滑動循環變慢。
  • 有時肌漿膜受到破壞。

明白了肌肉疲勞的各種原因後,進行訓練時便能根據各人的具體情況,挑選最適當的運動程序,達到最好的訓練效果。

 

運動生理學-認識呼吸

呼吸(Respiration)是人體生存的必要活動。呼吸停止後,幾分鐘內便會造成死亡。而呼吸的作用是吸內氧氣和呼出二氧化碳。人體的呼吸系統是由鼻腔、咽喉、氣管、支氣管、肺臟、橫隔膜以及呼吸肌肉等組成的。

呼吸過程

  1. 當人體吸氣時,橫隔膜收縮而向下運動,胸腔壁和頸部的呼吸肌則會收縮,而令胸腔向上和向外的方向牽引,引起胸腔的擴張,造成肺腔內部的氣壓降低。
  2. 體外的空氣由此而被吸入肺泡,新鮮空氣裡的氧氣滲透入肺泡裡的微細血管。裡面二氧化碳同時會被排出到肺泡中。
  3. 開始呼氣的時候,橫隔膜和呼吸肌放鬆,擴展的胸腔會由於彈性而回收至原來的位置。期間產生的收縮便將肺泡內的二氧化碳和殘餘的氣體呼出體外。
  4. 下一次的呼吸運動,遵從這個循環而重複。

呼吸功能的指數

衡量呼吸功能的指數有很多,常見的有肺活量(Vital Capacity)。它指人體在使盡全力的一口氣裡,吸入後再盡力呼出的空氣的容量,一般人的肺活量約在5公升左右。

呼吸系統的保健

保持呼吸系統健康的一個方法是不吸煙、少接觸廢氣和灰塵以及有害的漂浮物品。因為這些廢物會被吸入到肺臟,對肺泡和其他組織造成難以回復的傷害,甚至導致肺癌等。同時,參予適量的運動也能增強呼吸肌的發展,提高肺活量。年青人可參與強度較大的運動,但年老體弱的人則應選有氧運動,同樣可以增進呼吸系統的功能。

運動生理學-血液循環系統

血液循環系統 (Circulation) 的功能是將氧氣和營養輸送給身體各部分組織,並從各部分的組織接收二氧化碳和代謝廢物,從而運載到肺部、腎臟和肝臟,由它們排出體外。另外,血液循環還有調節體溫,通過荷爾蒙控制各器官功能,以及保護身體的免疫作用。

循環系統的構造

心臟、動脈、微細血管和靜脈組成人體的循環系統。

  1. 心臟裡有四個腔作暫時儲血之用。右心房和右心室負責從大靜脈裡接受血液,再將血液經肺動脈排到肺部的毛細血管裡。
  2. 肺部的毛細血管則負責將氧氣吸收入體內,同時把二氧化碳排到肺泡空氣裡呼出體外。
  3. 肺部毛細血管流入肺靜脈。
  4. 隨之進入左心房和左心室再經大動脈輸出。
  5. 動脈經過不斷分支後逐漸變成微細的毛細血管。
  6. 微細血管的血管壁很薄弱,方便營養物質、代謝產物以及二氧化碳和氧氣的交換。
  7. 交換完畢之後,血液便經由靜脈而回到右心房,形成一個完整的循環系統。

 

血液的組成

循環系統的血液是由血清、紅血球、白血球和血小板組成。

  • 血清裡含有各類蛋白質,如凝血因子和荷爾蒙等。
  • 紅血球的作用是幫助運載氧氣到身體各部位。
  • 白血球是用於防禦身體、殺死侵入的病菌和清除壞死的組織細胞。
  • 血小板主要是在需要時形成凝血塊,這在創傷流血時起重要作用。

血液循環指數

這裡所指的主要是脈搏和血壓兩大類。

脈搏是指心臟跳動的速度,規律和強度。其中以心跳的速度較為常人所關心。心跳快慢跟年齡、性別、活動和身體健康狀況有關。 一般來說,在靜止時平均大約在每分鐘70至75次。 運動員和長期體力勞動者的心跳一般較慢。 吸煙者和貧血患者等的心跳會較快。 運動時心跳會隨著運動的程度增大而加快。 一般來說,最大心跳率不超過二百二十減去年齡得出的數字,而且這個數字是短暫性的,持續運動一段時間後身體自然會將之降低一般水平。

血壓和脈搏一樣充滿著變數。同樣受到年齡、性別和身體狀況有關。 一般來說,女性的血壓比男性的低。 一天之內血壓也會呈波浪式的變化:早起時較低,吃飽飯後較高。 年長和吸煙者的血壓也會偏高些。 緊張的情緒會引起血壓暫時性升高。 很難列出一個眾所適用的血壓值。據統計,三十歲的青年人的平均正常血壓值為一百二十的上壓(收縮壓)和八十的下壓(舒張壓),在這個數值左右的幅度波動也是可接受的。

 

運動生理學──能量的來源

運動時,肌肉收縮引起的運動是需要消耗一定的能量來維持的。這些能量直接的方式是通過一種叫做三磷酸腺甘(ATP)的化學物質提供。ATP主要是由葡萄糖和糖元在細胞內燃燒分解後形成,在形成的過程中有兩種途徑,一是有氧分解,二是無氧分解。

有氧分解
即在有充足氧氣存在的情況下,葡萄糖在細胞內分解成二氧化碳和水,並釋放出大量的ATP作為能量的轉換。這種有氧分解的產能效率很高,是為身體提供長期能量儲存的主要途徑。

無氧分解
指在氧氣供應不足之時,如劇烈運動,某些疾病或高原地區,體內的缺氧會使肌肉主要利用所儲存的肌糖元來製造ATP。過程如下:

  • 肌糖元首先分解成一種叫6-磷酸葡萄糖的化學物質。
  • 這個6-磷酸葡萄糖再在無氧的條件下分解,生成乳酸,並釋放出少量的ATP。
  • 這些ATP雖然不夠有氧分解產生的多,但它可使肌肉在缺氧的條件之下,仍然獲得一定數量的ATP來供給身體活動所需要的能量。
  • 這種途徑缺點是產生的ATP太少,只能維持很短的一段時間。
  • 其中的副產物乳酸,堆積在肌肉之中會引起肌肉疲勞和酸痛。
  • 乳酸最終會經血液循環進入肝臟,在那裡經過重新分解和組織,清除乳酸,並形成新的能量的來源。

運動生理學-氧氣及二氧化碳

氧氣 (Oxygen/O2)
氧氣是人體生命的必需品。它廣存於大氣之中。我們生活中的空氣裡有大約20%是氧氣的含量,在高原地區和嚴重空氣污染的地方,氧氣的的含量會較低。

當人體吸入空氣時,氧氣通過呼吸進入肺部裡的肺泡,肺泡裡纖細的泡膜包含著豐富的微細血管。由於肺泡裡的氧氣含量遠超過這些微細血管裡的含氧量,所以氧氣便順著這個含量差額而滲透入微細血管,再經由心臟而被輸送到身體的各個不同的器官,特別是大腦。

血液裡的紅血球,裡面包含著血紅蛋白。血紅蛋白的功能是能幫助將更多的氧氣運送到身體各器官。貧血患者的身體內紅血球和血紅蛋白的含量都減低,運送氧氣的能力隨之降低。所以即使吸入肺部裡的氧氣充足,但到達身體細胞的氧氣可能不夠,造成相對性缺氧的狀態。這種情形在運動的時候更為明顯。 氧氣被身體利用的最終階段是幫助葡萄糖和其他燃料進行氧化分解,並由此產生以ATP形式存在的能量,供細胞各類功能活動之用。

二氧化碳(Carbon Dioxide/CO2)
二氧化碳是身體新陳代謝的過程中產生的廢物。當葡萄糖在有氧的狀態下氣化分解時,生成ATP(即能量)和二氧化碳和水。然後二氧化碳可循著兩條途徑由身體排出體外。

  • 第一種途徑是較快捷的。二氧化碳溶解在血液裡,由血液輸送到肺泡裡,由於血液裡的二氧化碳濃度超過肺泡空氣中的濃度,二氧化碳便滲出到肺氣中,再隨著呼氣運動將其排出體外。二氧化碳在正常人的身體可經由這種方法快速、有效地控制在一定的水平。
  • 第二種途徑較慢。二氧化碳被運送到腎臟,進入腎小管的細胞內,經過和腎的水合作用,轉變為碳酸氫根,碳酸氫根可被腎臟根據身體的需要而排出到小便裡。

二氧化碳是身體製造的廢物,若由於吸煙、感染或其他原因造成的肺部呼吸道疾病而不能將二氧化碳有效地清除,讓它在身體內囤積,身體便會出現皮膚潮紅、脈搏快速、神智混亂,甚至失去知覺等。但是,身體中二氧化碳過低也能導致不舒服的症狀,比如,當一個人在精神緊張時大力快速地呼氣,使血液中的二氧化碳水平大為降低。這時,就會出現焦慮、冒汗、口唇發痹、手腳發麻的症狀。如果讓他精神放鬆,慢慢地作深呼吸,以上症狀便會逐漸消退。  

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