田径运动的生理学基础
人的所有活动都是以自身体质为基础进行的，人的生理基础决定着人们进行田径运动的基本能力。
（一）身体体质
体质是人体形态、机能、心理和适应能力等多方面的综合反映，是运动的物质基础。其可受后天环境的影响而改变。
1.体质的内容
体质主要包括四个方面的内容：
（1）体格
主要包括人体生长发育的水平、体型、身体姿态等。
（2）体能
体能包括：身体素质，如力量、耐力、速度等；身体基本活动能力，如走、跑、跳、投等。
（3）心理
主要表现在人的精神状态方面。
（4）适应能力
主要包括对外界环境的适应力和对疾病的抵抗力。
这些内容相互影响、相互制约，构成人不同的体质特征，是田径生理学的基本物质条件。
2.体质的影响因素
（1）先天遗传
遗传因素极大地影响了体质的强弱，可以说，遗传为体质提供了前提条件。但并不能说遗传因素是决定因素。一个人体质的强弱，还要看他后天所处的环境及锻炼情况。
（2）后天环境
后天环境主要指人所处的环境，包括自然环境、社会环境、物质生活条件、社会制度、教育水平等所有影响人生存的条件。
先天条件无法改变，但通过科教水平的提高，医疗条件的改善，生活水平的提高等后天条件能够显著改善人的体质。可以说，后天环境对人体质的强弱起着决定性作用。
（3）身体锻炼
俗话说：生命在于运动。确实，通过锻炼能够强身健体，增强体质。田径运动通过提高肺通气量，使人体的呼吸系统得到改善，有利于心脏健康；此外，田径运动还能促进骨骼生长，增强肌肉舒张能力，减缓细胞衰老。
（二）生理代谢基础
生命活动必然伴随新陈代谢，生理代谢在田径运动中起着至关重要的作用。
1.物质代谢
物质代谢是指物质在体内从消化到分解的一系列化学过程，它包括：①同化作用，从外界摄取营养物质并转化为自身所需营养；②异化作用，机体不断分解本身物质，并排出体外。
（1）物质代谢的特征
第一，整体性。人体内各种物质的代谢是同时进行的，糖、蛋白质、水、无机盐等营养物质的分解是相互联系的，是一个有机的整体。
第二，同一性。三磷酸腺苷（ATP）是能量生成与利用的共同形式。糖、脂肪、蛋白质等在体内分解释放的能量均储于ATP的高能磷酸键中。
第三，侧重性。运动中，物质的分解代谢侧重于能源物质的减少；运动后，侧重于人体物质的增多。
第四，严密性。进行田径运动时，为适应体内、体外环境的不断变化，机体会立即调节各种物质代谢的速度、方向等，以保证生理机能的正常运行。
（2）糖代谢
糖是人体主要供能物质。糖经酶消化分解为葡萄糖分子，由小肠黏膜的上皮细胞运载进入血液，转为葡萄糖，即血糖。血糖可合成糖原，储存在人体各器官中，供生命活动使用。
糖分解主要包括糖酵解、有氧氧化、戊糖磷酸途径、乙醛酸途径等。糖酵解会产生乳酸，乳酸可在肝脏中合成葡萄糖，也可进一步氧化，生成二氧化碳CO2 和水H2O，被人体再利用、排出。在这一分解过程中释放出供人体活动的能量。
（3）脂代谢
氧代谢运动主要以脂肪为能源物质。科学、规律的体育运动有利于加快脂肪代谢、防治心血管疾病。
人体脂肪主要源自动物和植物油。脂肪因其疏水性，需要在体液的水环境下才能酶解。一般有两种方式：一是小肠上皮细胞直接吸收脂肪微粒；二是脂肪微粒自行分解，进入小肠上皮组织后重新合成脂肪。
当进行有氧代谢运动时，体内的脂肪会分解成甘油和脂肪酸，再进一步分解成CO2和水。
（4）蛋白质代谢
蛋白质不像糖和脂肪一样可直接为人体活动提供能量，但其分解的产物对糖和脂肪的供能有重要作用。
蛋白质分子可被消化液分解为氨基酸，被小肠吸收，并通过毛细血管进入血液。蛋白质由20多种氨基酸构成，即蛋白质氨基酸。合成蛋白质时会经历转录、翻译等一系列过程。蛋白质分解时首先分解成氨基酸，最终生成氨、CO2和水。(https://www.daowen.com)
2.能量代谢
能量代谢是指人体内外能量交换和转移的过程。它与物质代谢同时进行。人体活动的能量由ATP直接供应，来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。
（1）磷酸原供能
ATP-CP合称磷酸原，其发生分解产生能量的系统被称为磷酸原供能系统。
①ATP
ATP在中文中叫作腺嘌呤核苷三磷酸，意为一个腺苷上连着3个磷酸基团。相邻两个磷酸基团之间可相结合，水解时可放出大于21千焦/摩尔的能量，故又被称作高能磷酸键。
ATP是人体生命活动所需能量的直接来源，其水解产生的能量可用于所有需要能量的生理活动，如肌肉收缩、离子转运等。而ATP一经消耗，会立即自动补充。即使进行高强度运动，肌肉中ATP的最终消耗也不会超过20%。ATP的再合成方法有以下三种：
第一，高能磷酸化合物合成。肌酸由肌酸激酶催化转为肌酸磷酸，当体内ATP不足时，可分解生成ATP。
第二，有氧代谢再合成。由糖、脂肪、蛋白质氧化分解时生成。
第三，糖无氧酵解再合成。1分子糖原或葡萄糖无氧分解成乳酸时会生成2～3分子ATP。
②磷酸肌酸（CP）
CP是由ATP分子中的高能磷酸键生成的，主要功能有：
第一，体内ATP过多时，由肌酸激酶催化，与肌酸合成磷酸肌酸，用于储存高能磷酸基团。
第二，将能量从线粒体转移到细胞质内，保证ATP就地水解与再合成。
③影响磷酸原供能系统的因素
第一，ATP分解和再合成的速率。在无氧代谢运动中，CP分解是ATP合成的基本途径。骨骼肌内的肌酸激酶对CP浓度的变化具有高度应答能力。
第二，TP、CP的储量。短暂剧烈的运动主要由ATP、CP和肌糖原供能。ATP、CP的储量极大地限制了无氧运动的能力，肌糖原的储量则决定了无氧运动的强弱。
第三，Ca²+-Mg²+-ATP酶。Ca²+-Mg²+-ATP酶主要用于线粒体膜上调节胞浆Ca²+浓度，其活性越大，线粒体摄取的钙离子越多。过量的钙以磷酸盐的形式沉积在线粒体内。
第四，Na+-K+-ATP酶。Na+-K+-ATP酶又称为钠钾泵。其在骨骼肌中通过调节细胞内K+和细胞外Na+的浓度，来保证肌细胞的收缩能力。Na+-K+-ATP酶对Na+、K+离子的调节作用决定了肌肉的收缩能力。
④提升磷酸原供能能力的训练方法
第一，间歇训练法。进行一组高强度训练后，在机体未完全恢复时就进行下一组训练。一般训练时间应为5～10秒，休息时间控制在30秒以内。
第二，反复训练法。反复进行某一种训练，间隔时间要使机体基本恢复。一般进行高强度训练5～10秒，休息间歇应不低于30秒，可根据运动员的实际情况而定。成组练习时，组间应休息4～5分钟为宜。
（2）糖酵解供能
糖酵解是指运动中氧气不足时，葡萄糖或糖原在细胞质中被分解为乳酸的过程。此过程分为两个阶段：一是葡萄糖分解成2个磷酸丙糖；二是磷酸丙糖转化为丙酮酸。无氧条件下，丙酮酸经乳酸脱氢酶催化还原为乳酸；有氧条件下，丙酮酸可分解生成CO2和水。
运动刚开始时，ATP、CP会立即放能。肌肉利用CP的同时，开始糖酵解供能。在运动开始30秒至2分钟以内，糖的供能占支配地位，维持2～3分钟后，功能速率逐渐下降。因此，短时间内的高强度运动主要依靠糖酵解供能。
①影响糖酵解供能系统的因素
第一，乳酸。糖酵解时，肌乳酸浓度会立刻上升，而乳酸堆积会影响肌肉的工作能力。
第二，限速酶。限速酶是指代谢反应中催化作用最慢的酶，它们直接影响到代谢的速率。糖酵解过程的三个限速酶分别是乙糖激酶（HK）、丙酮酸激酶（PK）和最关键的磷酸果糖激酶（PFK）。
②提升糖酵解供能的训练方法
第一，最高乳酸间歇训练。该训练一般先进行1～2分钟的高强度训练，间歇休息3～5分钟。通过调整运动与休息的比例提高乳酸生成能力，提升糖酵解供能能力。
第二，乳酸耐受力间歇训练。提高机体对乳酸的耐受力能提高运动能力，减轻疲劳。进行一次练习使血液中的乳酸含量提升到较高浓度（以12毫摩尔/每升为宜），使机体忍受该浓度的乳酸刺激继续长时间训练，以此提高耐受力。一般运动时间保持1～1.5分钟、休息4～5分钟，采取间歇式训练。
（3）有氧代谢供能
有氧代谢是在有氧条件下，糖、脂肪和蛋白质彻底被氧化成CO2和水的过程。有氧代谢供能维持时间较长，适合运动强度较小的耐力性运动。由于人体内糖和脂肪的储量极为丰富，理论上为运动的供能时间不受限制，但是脂肪氧化时需依靠糖，因此脂肪供能的比例与运动强度成反比，与运动时间成正比。而蛋白质只能在30分钟以上的高强度运动中供能。
①影响有氧代谢供能系统的因素
第一，供能物质。在中强度运动，特别是长时间耐力运动中，肌糖原的储备以及脂肪和游离脂肪酸的利用是影响有氧代谢能力的因素之一。
第二，线粒体氧化磷酸化能力。当氧气以及供能物质充足时，酶羟酰辅酶A脱氢酶、三羧酸循环酶的活性、呼吸链中细胞色素含量的高低等都是影响氧化代谢速率的直接因素。
②提升有氧代谢供能的训练方法
第一，乳酸阈训练。以血乳酸浓度达到4毫摩尔每升时对应的运动强度为准，长期训练可提高运动员的乳酸阈。不断以新的乳酸阈强度进行训练，提高机体适应能力。
第二，持续性耐力训练。进行较长时间中等强度的不间断练习，提高有氧代谢供能能力。
第三，间歇训练。进行80%～85%的最大摄氧量运动，运动时间与休息时间保持一致，能够显著改善骨骼肌的有氧代谢。
第四，高原训练。高原训练一般以2000～2500米为最佳高度，通过在低氧环境下进行大量的低强度训练，从而刺激ATP的再合成能力。该训练方式至少应持续3周。