大环内脂类抗生素的

构效关系研究

学号1120122680

姓名 石元杰

一，摘要

在对大环内脂类抗生素有了初步了解后，针对每一代大环内脂类抗生素改进中的构效关系进行了重点的了解。本文依托现有的三篇文献以及其他的相关文章的补充，对大环内酯类药物，比如酮内酯，酰内酯，大环上各个位点官能团改进和构效关系进行了简单的说明。并且通过对抗生素发展现状的了解提出了一些对于未来大环内酯类抗生素研究方向的理解。

二，引言

  环内酯类抗生素(macrolides)是一类化学结构和抗菌作用相近的抗菌药物。按其大环结构含碳母核的不同，可分为14、15和1 6元环大环内酯类抗生素。50年代14元环的红霉素因对革兰阳性菌抗菌作用强，对治疗社会获得性呼吸道感染、皮肤软组织感染等具有良好疗效，而广泛用于临床。但其也有不足之处，诸如对胃酸不稳定，口服剂量较大，以至消化道不如反应多。此外，红霉素等抗菌谱较窄，且有诱导耐药性产生的缺点。70年代开始出现了16元环大环内酯类抗生素，不会诱导产生耐药性，其中常用的柑螺旋霉素、麦迪霉素、变沙霉素、吉他霉素等。80年代以来，不断有大环内酯类的新品种开发并进入临床应用，其中有14元环的克拉霉素、罗红霉素、地红霉素．氟红霉素；15元环的阿奇霉素；16元环的罗他霉素、米欧卡霉素等。这些新品种在抗酸，抗微生物作用、体内代谢等方面各具特色，使得这类药物临床适应范围扩大，临床疗效显著，并减少了不良反应。

  大环内酯类抗生素在呼吸道感染的治疗上起着十分重要的作用。目前上市的治疗呼吸道感染的药物都存在着不同程度的局限性，故随着新耐药菌的不断出现，研制出新型大环内酯类抗生素迫在眉睫。近年来大环内酯类抗生素的研究重点主要集中在通过对高活性化合物进行结构修饰、改善药学活性及改变剂型、提高生物利用度几个方面。

三，正文

一，大环内脂类药物的结合靶位

   大环内酯类药物对细菌的作用靶位是核糖体，细菌核糖体由30S小亚基和50S大亚基组成，大亚基又由23S rRNA和核糖体蛋白组成，23S rRNA分Ⅰ～Ⅵ个域，根据碱基互补配对原则折叠成二级结构，并与核糖体蛋白作用维持其立体构象

23S rRNAⅤ域内的许多核苷残基与大环内酯类药物分子相互作用，尤其是，十四、十五、十六元内酯环上C5位的单糖或二糖侧链与rRNA之间形成了强烈相互作用。红霉素和其它十四元环药物的脱氧氨基糖侧链与23S rRNAⅤ域A2058和A2059分子上的氮原子形成氢键。23S rRNAⅤ域2611-2057位的碱基尤其是2057位的核苷，也可能与十四元内酯环C5位的脱氧氨基糖形成氢键，还可直接与内酯环产生疏水作用。此外，脱氧氨基糖侧链还能与G2505的磷酸骨架发生相互作用，表明该位置核苷是所有大环内酯药物的主要结合部位之一。内酯环C5位的糖基与20##-2059之间的相互作用可解释为什么该部位的核苷突变或2058位腺苷二甲基化可造成大环内酯类药物耐药性。结果表明，内酯环C6位的乙醛基与23S rRNAⅤ域A2062的N6形成了一个可逆性的共价键，从而增强了这些药物的结合能。这种相互作用在十四元环红霉素和十五元环阿齐霉素不存在，因为它们内酯环的C6位是一个羟基或酯基，该结合作用可解释为什么细菌23S rRNAⅤ域2062突变可造成十六元环耐药而对十四、十五元环敏感性无影响。

大环内酯药物分子通过其功能基团与核糖体的23S rRNA之间形成的疏水作用和氢键作用限制在作用靶位，这些与rRNA的相互作用占据了药物分子大部分的结合自由能。基于这些耐药机制，药学研究者不断地对大环内脂类抗生素进行着改进。

二，三代大环内脂抗生素的发展历程

    第一代大环内酯类抗生素于20世纪50-70年代相继问世，包括红霉素（1952 年）、竹桃霉素（oleandomycin, 1960年）、泰乐霉素（tylosin, 1961年）、马立霉素（maridomycin, 1971 年）和罗沙米星（玫瑰霉素，rosaramicin, 1972 年）等。红霉素是第一个14元环大环内酯类抗生素，1952 年由礼莱公司开发上市。红霉素对革兰阳性菌有较强的抗菌活性，治疗肺炎球菌等所致呼吸道感染以及军团菌肺炎、支原体肺炎等有较好的疗效。但红霉素对胃酸不稳定，胃肠道不良反应较明显 [1] 。20年后，16元环大环内酯类抗生素罗沙米星和马立霉素相继上市，它们对革兰阳性菌的抗菌活性与14元环大环内酯类抗生素相似，但抗流感嗜血杆菌和卡他莫拉菌等革兰阴性菌的活性更强，还可用于治疗由奈瑟菌、衣原体或溶脲脲原体引起的性传播疾病。国内在同期引进或仿制了麦地霉素、螺旋霉素、乙酰螺旋霉素和交沙霉素等大环内酯类抗生素。这些抗生素的抗菌活性虽均不如红霉素，但肝毒性和消化道不良反应较轻微，临床上主要用于口服治疗敏感菌所致呼吸道、五官和口腔等轻症感染。

    第二代大环内酯类抗生素主要于20世纪80年代上市，主要有克拉霉素（1986 年）、阿奇霉素（1986 年）、罗红霉素（1986 年）、罗他霉素（1988 年）和地红霉素（1988 年）。与红霉素相比，第二代大环内酯类抗生素不仅对酸稳定，而且抗菌谱扩大、抗菌活性增强，对支原体、衣原体和军团菌等胞内病原体作用强，同时口服吸收好、体内分布广、组织浓度高、半衰期长、不良反应少，临床应用十分广泛[2] 。但第二代大环内酯类抗生素主要是药动学性质得到改善，对耐药菌的抗菌活性仍较弱，不能完全满足临床的新要求。

    随着对第一和第二代大环内酯类 - 林可霉素类 - 链阳性霉素B类抗生素（macrolide–lincosamide–streptogramin B, MLSB ）以及 β- 内酰胺类抗生素耐药的肺炎链球菌、酿脓链球菌、黏膜炎莫拉菌和流感嗜血杆菌等耐药菌的增多，治疗这些耐药菌所致呼吸道感染变得越来越困难。因此，医药研究人员通过对红霉素及其衍生物进行结构改造，又研发出了第三代大环内酯类抗生素——酮内酯类抗生素（ketolides），并正在研发桥酮类抗生素（bicyclolides）和酰内酯类抗生素（acylides）等。这些抗生素因与细菌核蛋白体亚基的结合位点有所改变，故能部分克服细菌的耐药性，不仅对原大环内酯类抗生素敏感菌有效，且还对部分多重耐药菌有活性，目前已成为研究热点。

三，大环内酯类抗生素的构效关系和结构改造

       大环内酯类抗生素的结构改造主要集中在五个点位，即3，6，8，9，11，12位。

   C-2的羟基和C-3的二甲氨基是红霉素类抗生素主要的抗菌活性基团。

①9位的结构改造。红霉素在胃酸的作用下6，9位或9，12位形成无活性的分子内半缩醛结构，降低了药物的作用效果，早期针对9位的结构改造就是为了阻止这种形式的分子内缩酮化。罗红霉素和阿奇霉素都是对9位结构改造的产物。随着研究的深入，发现9位取代不仅可以阻止酸性条件下的缩酮化，而且随着取代基的不同，活性也会发生很大的变化。内酯C-9位的羰基还原时，活性显著下降。若形成肟，活性变化不大；肟被醚化或酯化，对酸稳定性增加；肟醚中引入含杂原子的基团时，抗革兰阴性菌活性可能增加，但毒性也可能增大。肟醚为反式结构时，活性远远大于顺式结构；红霉胺水溶性增大，对革兰阴性菌通透性增加，氨基上单取代比双取代活性好，9S型活性大于9R型，将氨基酞化，活性显著下降。氨基与醛缩合成席夫碱，体外活性与红霉素A相当，但血药浓度相对较低。O-11，N-9形成恶啧环，有活性，如地红霉素。

②C-8位引入轻基，活性下降。若引入氟，由于氟的强电负性，使C-9为的经基的稳定性增加，药动学性质优于红霉素A，药效学相当或优于红霉素A。

③6位的结构改造。C一6位经基醚化也可以阻止红霉素分子在酸性条件下的缩酮化反应，代表药物为克拉霉素同时，6位的适当取代还可以使药物具有抗耐药菌活性。红霉素A分子中轻基醚化的数量越多，或者烷基链越长，活性降低越多；被酯化数目越多或基团增大，碳链越长时，活性降低越多；醚化或酯化基团的亲水性越强，活性降低越多。

6-O位引入芳基，11，12-环氨基甲酸酯中氮原子上连接芳基时，活性增加;芳基中再引入杂原子，活性增强;烷基链长1-4个碳，活性较好。芳基是第二个与23sRNA结合的位点，位于2结构域，增强了酮内酯对甲基化核糖体残基的亲合能力，减少了诱发Erm(B)的可能性，因此，芳基的引入增强了抑制链球菌的活性。

继赛红霉素后，针对6位的结构改造一直在进行，9位胺6位取代的化合物A抑制葡萄球菌的ATCC6538P的MIC为0.39μg/mL，抑制嗜血流感杆菌的MIC为16μg/mL，抑制化脓链球菌EES61的MIC为0.03μg/ml。

 

A

④C-10，11之间脱水形成双键，活性下降。去掉C-12位的羟基(即红霉素B)活性略微下降。C-11，12的羟基共同形成环状的碳酸酯，磷酸酯，氨基甲酸酯。活性增加。形成环状的亚硫酸酯，缩甲醛，某些活性优于红霉素，但总体活性不如红霉素。C-11，12环状氨基甲酸酯的N原子引入苯环取代基，活性增加，抗菌谱拓宽。

从化学结构上来看，11,12-环氨基甲酸酯稳定了酮内酯的骨架，同时环氨基甲酸酯基团与核糖体有直接的相互作用，对红霉素敏感性和耐药性微生物均有较强的抗菌活性。

⑤红霉素3位的克拉定糖-度曾被认为是重要的药效团，所以对该部位的改造只是该糖特定部位上引入药物化学可以接受的基团。酮内酯的出现改变了这-看法。人们发现这-基团并不是红霉素的药效基团，去掉这一集团并不会影响药学活性。脱掉C-3位的克拉定糖，几乎没有活性，但不会诱导耐药性;脱掉C-5位的碱性糖，活性消失;氧化或酯化C-3位的羟基，有一定的活性。所谓酮基是指3位的克拉定糖祛除后，该部经氧化转变为酮基，保留了红霉素内酯环及5-位脱氧二甲胺糖结构。

⑥第三代大环内酯另一类代表药物是氮杂大环内酯类。最近有人合成出15环氮杂环大环内酯和桥环大环内酯化合物。其中第一个化合物可以抑制藤黄八叠球菌ATCC9341的MIC为0.03μg/ml，抑制肺炎链球菌。

 

⑦其它的结构修饰产物。c-9位杂取代的酮基大环内酯类衍生物可有效抑制金黄色葡萄球菌，肺炎链球菌和对大环内酯耐药的酿脓链球菌。802是三环类酮基大环内酯的代表药物，体外可有效抑制红霉素敏感菌和红霉素金黄色球菌及肺炎链球菌。c-2位氟酮基内酯也具有抗菌活性，而且抗菌谱增宽，体内实验中可有效抑制多耐药的金黄色肺炎球菌。该类药物活性与阿奇霉素体外活性相当，体内活性高于后者。C-2，C-3间形成双键后药物的活性明显下降。可见，C-2位的四面体结构及小的取代基团是保障该类化合物具有活性的前提。C-8位引入轻基活性降低，若引入氟，由于氟的强电负性，使C-9位的拨基的稳定性增强，药代动力学性质优于红霉素，药效相当或强与红霉素。c-4的轻基氨基甲酸产物活性增强，c-3的氨基取代后，化合物仍有活性。

四，总结

   红霉素是由红霉素链霉菌（Streptomyceserythreus）产生的大环内酯（macrolide）类抗菌素。对上呼吸道病原体如支原体、衣原体、嗜肺军团菌具有广谱抗菌活性，在超过四十年的时间内被广泛用于治疗上呼吸道感染。红霉素活性降低被认为是其6位氢氧根、9位羰基、8位氢相互作用的结果，故而在胃酸中不稳定，很快降解为无活性的副产物。这种酸不稳定性使红霉素失去了抗菌活性且生物利用度大为降低。因此，对这些位点的结构修饰、克服其酸不稳定性成为了19世纪八十年代的研究热点。

   第二代大环内酯类抗生素—克拉霉素、阿奇霉素、罗红霉素、地红霉素和氟红霉素应运而生，并于上世纪九十年代相继上市，与红霉素相比，第二代大环内酯类抗生索具有以下特点：(1)对胃酸稳定，口服生物利用度高；(2)血浆药物浓度、组织液及细胞内药物浓度高且持久；(3)血浆半衰期延长，除罗他霉素、米欧卡霉素的半衰期与红霉索接近外，其余均较红霉素长，其中罗红霉素、阿奇霉素的血浆半衰期分别为8.4~15.5 h和48~72 h，使患者的依从性增强；(4)所致的胃肠道不良反应也较轻。前两代大环内酯类抗生素抗菌效果优异，但随着耐药菌的不断出现，也亟待“升级改造”。

   第三代大环内酯类抗生素—酮内酯的出现为寻找抗菌新药提供了新的途径。以酮内酯为母核，通过半合成途径对其进行结构修饰已然成为近年来的研究热点。新型酮内酯类抗生素，不仅保留了对非耐药菌的良好抗菌活性，还克服了前两代大环内酯类抗生素会诱导细菌产生耐药性的问题。但是现阶段的大环内酯类抗生素还存在以下问题：①目前世界上报道的酮内酯类化合物抗菌谱较窄，对某些常见的耐药菌活性仍然不高。②仍不能很好地抑制对MLSB耐药的金黄色葡萄球菌等。③由于近年来抗生素的大量使用，导致细菌耐药性（特别是多重耐药性）不断发展。细菌耐药有逐步向酮内酯类等第三代大环内酯类抗生素渗透的趋势，所以临床上细菌性感染的治疗正面临着巨大挑战，开发出更具疗效的大环内酯类药物迫在眉睫。

   我认为，未来的研究重点可能有两个，一是继续开发具有结构新颖的酮内酯和非酮内酯类母核的化合物；二是在已开发化合物母核基础上不断发现新的有效侧链，以期优化结构，提高抗菌活性。比如对酮内酯类抗生素C-6 位、C-5 位糖环、三环类、C-11, 12 位及C-12 位等处的结构修饰。

【参考文献】

1.Synethesis and Antibacterial Activity of Ketolides (6-o-Methyl-3-oxoerythromycin Derivatives): A new Class of Antibacterials Highly Potent Against Macrolide-Resistant and Susceptible Respiratory Pathogens. Constantin Agouridas, Alexis Denis

2. Structureeactivity relationships of novel alkylides: 3-O-Arylalkyl clarithromycin derivatives with improved antibacterial activities, Jian-Hua Liang Xiao-Li Li, School of Life Science, Beijing Institute of Technology

3. 第三代大环内酯类抗生素的结构改造及合成方法，智会静 尤启冬，中国药科大学药学院

4. 大环内酯类抗生素Telithro合成抗菌活性测定及构效关系研究，王翀，山东大学

5. 大环内酯类抗生素的研究新进展，李喆宇，中国医药集团四川抗菌素工业研究所

6. 新型9-肟醚-3-红霉素酰内酯的研究，李汉兵，华中科技大学同济医学院药学院

7. 大环内酯类药物抗菌作用分子机制及其支原体耐药性研究进展，吴聪明，中国农业大学动物医学院

第二篇：实验报告2

课题：实验一 肺通气机能的测试

一、目的和原理

学习和掌握肺活量、时间肺活量和最大通气量的测定方法。

肺活量、时间肺活量和最大通气量作为反映肺功的指标，因此，学习和掌握掌握肺活量、

时间肺活量和最大通气量的测定方法具有重要的意义。

肺活量是指尽最大努力吸气后，再做最大用力呼气所能呼出的气体量。肺活量

的大小与性别、年龄、身高、体重、胸围以及体育锻炼等因素有密切关系。我国正常男子肺

活量约为3500-4000 毫升，女子为2500-3500 毫升。

时间肺活量是指最大用力吸气后，以最快的速度进行用力呼气，记录在一定时

间内呼出的气体量。通常以每秒钟呼出的气体量占肺活量的百分比来表示。成年人第一秒为

83%，第二秒为96%，第三秒为99%。

最大通气量是指单位时间内，肺脏的最大通气能力，一般测量受试者15 秒内所

呼出的气体总量，然后乘以4 即为每分钟的最大通气量。它是反映机体通气储备能力的指标。

我国健康男子约为100-110 升/分，女子约为80 升/分。

二、器材与药品

JF-B型电子式肺量计、消毒棉球、75%酒精。

三、步骤和方法

方法一、JF-B型电子式肺量计测试法

1．JF-B型电子式肺量计结构，主要由主机和螺纹管、呼吸面罩、电子式气体流量计组成。

进出肺的气体量当经过气体流量计时，自动记录结果。肺量计容量一般为0－10升。

2. 实验前准备：实验前，检察电子式肺量计的功能是否正常。将仪器连接好，接通电源，仔细观察显示面板上是否数字为0.00，同时了解，在控制面板上，肺活量，最低一秒钟呼出气量为同时测试指标，而分钟最大通气量和潮气量为另一组同时测试数据。

3.肺活量的测定和第一秒末呼出气量的测定：接通电源，用酒精棉球擦拭呼吸面罩消毒，待酒精挥发后，将呼吸面罩戴好，深吸一口气，当听到指令后快速的吐气，直到呼不出气体为止，同时观察控制面板上的数据并且记录。成年人第一秒平均值约为83%，第二秒约为96%，第三秒约为99%。

4最大通气量和潮气量的测试：受试者取站立位，消毒后戴上呼吸面罩，作平静呼吸数次；之后，控制面板上显示潮气量数值。并记录数据。受试者按主试者口令在15 秒钟内尽力作最深、最快的连续呼吸。根据呼吸频率与每次呼吸深度，计算出15 秒内吸入或呼出的气体量，然后乘以4，即为最大通气

四、注意事项

1.每一单项指标测试完成后，令受试者平静呼吸几次后，再测试下一个指标。

2.肺量计的进、排气阀门关闭时，切勿下压浮筒，以免将外筒内的水压入通气管。

3.呼吸面罩在使用前，需用75%酒精消毒后方可使用。

4.测定时应防止从鼻孔或口角漏气。

9

思考题

1.试述肺活量与时间肺活量的生理意义。

2.试述影响最大通气量的因素。

 课题：实验二：安静和运动时人体动脉血压和脉搏的测定与分析

教学目的：

1、          掌握人体动脉血压间接测量的原理和方法，观察运动对人体血压的影响。

2、          观察运动对人体血压的影响。。

 [原理]

人体动脉血压测量采用听诊法，测量部位为上臂肱动脉。用血压计的压脉带充气，通过在动脉外加压，然后根据血管音的变化来测量血压。通常血液在血管内流动时没有声音，如果血液流经狭窄处形成涡流，则发出声音。当缠缚于上臂的压脉带内充气后压力超过肱动脉收缩压时，肱动脉内的血流完全被阻断。用听诊器在其远端听不到声音。徐徐放气降低压脉带内的压力，当压力低于肱动脉收缩压而高于舒张压时，血液将断续地流过肱动脉而产生声音，在肱动脉远端能听到动脉音。继续放气，当压脉带内压力等于舒张压时，血流由断续流动变成连续流动，使声音突然由强变弱并消失。故从无声音到刚听见第一个动脉音时的外加压力相当于收缩压，动脉音突然变弱时的外加压力相当于舒张压。

[对象] 体育系学生

[器材] 听诊器、血压计、节拍器。

[步骤]

1．熟悉血压计的结构。血压计有汞柱式、弹簧式和电子式，一般常用的是汞柱式血压计，它由检压计、压脉带和橡皮充气球 3部分组成。检压计是一标有压力刻度的玻璃管，上端通大气，下端和水银槽相通。压脉带为外包布套的长方形橡皮囊，它借橡皮管分别和检压计的水银槽及充气球相通。橡皮充气球是一个带有螺丝帽的橡皮囊，供充气，放气用。

图人体动脉血压测定法及血压形成原理示意图

2．受试者脱去一衣袖，静坐5min以上。

3．松开血压计橡皮球螺丝，驱出压脉带内残留气体，再旋紧螺丝。

4．令受试者将前臂平放于桌上，与心脏在同一水平位，掌向上。将压脉带缠在该上臂，其下缘至少在肘关节上2cm，紧适宜。

5．将听诊器耳件塞入外耳道，其弯曲方向与外耳道一致，即略向前弯曲。

6．在肘窝内侧先用手指触及肱动脉脉搏，将听诊器胸件放在其上。

7．测量收缩压。用橡皮球将空气打入压脉带内，使检压计中水银柱逐步上升到听诊器听不到脉搏音为止。继续打气使水银再上升2.6—4.0kPa（20～30mmHg）。随即松开气球螺旋，连续缓慢放气，减低压脉带内压力，在水银柱缓慢下降的同时仔细听诊。当开始听到“砰、砰”的动脉音时检压计上水银柱的刻度即为收缩压。一般青壮年收缩压为12～17。3kPa（90～ 130mmHg）。

8．测量舒张压。继续缓慢放气，动脉音先由低到高，然后由高变低，最后完全消失。在声音突然变弱的瞬间，检压计上水银柱刻度即代表舒张压。一般青壮年舒张压为8～10.6kPa（60—80mmHg）。血压记录常以收缩压／舒张压kPa（或mmHg）表示。lkPa=7.5mmHg。反复测血压，如血压值波动<0.5kPa或 <4mmHg即为准确。

9．受试者的运动方式应包括长时中强度运动、短时剧烈运动和静力性运动。

10．测量运动时的血压，要受试者运动前就将压脉带绑好，手握橡皮球再运动；运动后，要求坐位测定运动后即刻的血压。

[注意事项]

1．测量应在安静环境中进行。

2．受试者应脱去衣袖，以免袖口过紧阻碍血液循环。

3．压脉带的宽度有7、9、12cm3种，应以覆盖受试者上臂长为宜。

4．打气时不要太快，以防水银喷出管外。

5．重复测量时，应让汞柱回到零位后再测，以防静脉回流不畅。

6．测量血压时，听诊器胸件不能放在压脉带下。

[应用与评价]

测量血压是临床上常用的诊断心血管疾病及其它疾病对心血管功能影响的方法。亦用于评价正常人的心血管状况。运动后测量用于观察心血管机能的恢复和推测运动负荷量。其测量方法简便，易于掌握。

[作业]  将测量结果填入下表，并分析运动后血压变化规律和运动对血压的影响。

运动前、后脉率和血压的变化

做好实验报告，并考虑不同训练专项及不同性别、年龄的血压有何特点，进行讨论

课题： 实验三：人体反应时运动时测定

教学目的：

3、          掌握反应时运动时的测定方法。

4、          掌握反应时运动时的分析及应用。

实验原理：机体从接受刺激到出现反应活动所需要的时间，称为反应时。机体在出现反应后，到动作完成的时间为运动时。在测定时，通常采用测定机体从接受刺激到做出反应之间的时间来代表反应时。

实验器材：反应时运动时测定仪

教学步骤：

    1．熟悉反应时运动时测定仪的结构。反应时运动时测定仪上表

面的面板上有几排闪烁灯，当接通电源时，机器会自动随即控制灯亮。

并同时开始自动计时。当受试者看到灯亮时，产生动作，而产生动作

完成的时间，此时可同时记录两种数值：前者为反应时，而后者为运

动时。

    2．接通电源并令受试者将手指（以受试者自我感觉灵活手即可）

放在反应时运动时测定仪面板上的感应窗上，同时，机器自动工作，

控制面板上的各色灯的亮和灭。当受试者看到某个灯亮时，迅速将手

指移开并以最快的速度运动到亮灯出并按下按钮，使灯熄灭。此时机

器内部自动记录下两个数值，第一个为受试者的反应时，后者表示受

试者的运动动作的运动时。

3、重复上述测试过程3次，取最小值。并记录所测数值。

4、对反应时运动时的评定可分为4个级别：

1）反应迅速、准确。

2）反应迅速、但不准确。

3）反应慢、但准确。

4）反应慢、而且不准确。

注意事项：

1、          测量前，应让受试者进行练习，熟悉方法和要求。

2、          进行实验的环境必须保持安静，以免影响受试者的反应和判断。

3、          在做反应时运动时测定的实验中，受试者必学集中精力观察控制面板的灯管情况，否则会影响受试者的反应和判断。

 应用和评价:

     用以评定运动员的速冻素质和神经反应能力。应当注意：当用反应时运动时作为评价某一项专项运动员速度素质的指标，必须根据对专项技术动作结构及比赛特点的逻辑分析和决定比赛的诸因素进行因素分析，才能确定其有效性，凡是符合下列条件之一，才是有效的；第一、当反应时时比赛活动中的一个主要因素时；第二，当反应时在运动总时间中占有相当大的比例时，第三，党测验所要求的应答方式接近于比赛条件下反应时特点时。

作业：做好实验报告，并考虑不同训练专项的反应时和运动时有何特点，进行讨论。

课题：实验四：人体前庭功能稳定性实验

教学目的：

1、掌握前庭器官功能中的植物性功能的测定方法。

2、掌握前庭器官功能中的植物性功能的测定指标的分析及应用。

3、掌握前庭器官功能中的躯体性功能的测定方法。

4、掌握前庭器官功能中的躯体性功能的测定指标的分析及应用。

实验原理：当人的身体或头在空间做直线货旋转的变速运动时，由于直线加速度和角加速度的变化时，会使前庭器官受到刺激而兴奋，阴气机体产生各种反射性反应。例如，姿势反射（肌紧张发生变化），眼震颤、植物性功能反映（如脉搏、血压、呼吸频率、汗腺活动、消化系统等功能变化等）。前庭感受器受到的刺激强度越大，这些反应也就表现得愈加明显。经常的有系统的参加体育锻炼，可以有效地提高前庭器官功能的稳定性。也就是说，前庭器官受到较强的刺激时，其反应也较小。受刺激到做出反应之间的时间来

实验器材：旋转转椅、血压计、听诊器、节拍器、秒表、皮尺、评分表

教学步骤：

1．          熟悉数悉旋转椅的结构和使用方法。

    2．令受试者坐在旋转椅上，平静3-5分钟，测其安静时的脉搏

和动脉血压，并记录数值。

3、受试者闭眼，头前倾30度，以每两秒一周的速度均匀地旋

10周。顺或逆时针方向。旋转停止后，立即测出旋转后第

一个10秒的脉率和血压。

4、根据旋转前后脉搏血压得变化值按陆查诺夫和柏钦柯所制定的前庭器官功能的稳定性评分表来评定受试者的前庭器官功能的稳定性，表如书图所示。

5、评分使用说明

   1）根据受试者旋转前后10秒脉搏和血压得茶之来查评分表。例如，受试者在安静时的脉搏是11次/10秒，动脉血压是15.42/8.51千帕；旋转后脉搏是13次/10秒，动脉血压是16.22/8千帕，即旋转后脉搏是增加2次，最高血压上升0.8千帕，根据评分表上端的脉率变化及表左边所表示的最高血压得变化，可以查出脉搏在+2的一纵行数字和最高血压0.8的一横行数字的交叉点是4，4即为评分值，受试者在旋转前后脉搏和血压的变化值越小，得分越高，其稳定性越好，在3分以下是稳定性不良的表现。

  2）最高血压变化一栏的数字，正数是表示上升的差数，负数代表下降的差数。

3）表中最高血压变动数字±0.26是表示在+0.26到-0.26之间，“0.66”是0.27到0.66之间，“1.06”是表示0.67到1.06之间，而-0.66是-0.26道-0.66之间，其他依次类推。

4）当脉搏压没有降低，最低血压变化若在±1.33到±2千帕时，要在查表所得分减去0.5分。在±2.12到2.67千帕时要减去1分，在2.79千帕以上时要减去1.5分。

5）如遇到脉搏压降低时，就不能按最高血压得变化查表，而是把最高血压和最低血压变动数字相加之和按负数查表。

6、用粉笔在旋转椅前地面上的正中画一条长6米的直线，并分

别距中线0.25米、0.5米、河1米各画一条不同颜色的线。

7．受试者闭眼，头前倾30度，以每两秒一周的速度均匀地旋

10周。顺或逆时针方向。其他人注意观察受试者在旋转时头部及躯干位置的变化。。

8、令受试者在旋转停止后，立刻抬头睁眼，并站立起来沿着直线行走，尽力控制自己沿着直线行走到6米处。检测者要注意受试者走的足印，判断其偏离正中线的距离，并注意偏倒的方向。

9、结果评定

   1）旋转停止后，能沿着正中线正常行走或偏离正中直线不超过0.25米，属于前庭器官功能稳定性好，评分5分。

   2) 旋转停止后，偏离正中直线不超过0. 5米走完6米，评分4分。

3）旋转停止后，偏离正中直线不超过1米走完6米，评分3分。

4）旋转停止后2秒内站不起来，或行走时偏离正中直线1米以上者，属于前庭器官功能稳定性不好，评为不及格。

10、观察眼震颤

  1）受试者闭眼，头前倾30度，以每两秒一周的速度均匀地旋

10周。顺或逆时针方向。

      2）令受试者在旋转停止后，立刻抬头睁眼，注视竖立在脸前方（15到20厘米）的目标，检测者同时开动秒表观察和记录受试者的眼球震颤的强度、方向、次数及持续时间。

      11、结果评定

         1）正常人旋转停止后，应有中等强度的水平性眼震颤，快动相方向与旋转方向相反，持续时间为16——40秒。

         2）前庭器官功能减退者，旋转停止后眼震颤消失或减弱，或持续时间过短。

         3）前庭器官功能亢进者，旋转停止后眼震颤持续时间延长，并伴有眩晕或恶心呕吐等症状。

 注意事项：

1、          进行运动性反应测试时，受试者坐在转椅上，头前倾30度，闭眼以一周/2秒的速度均匀旋转10周。

2、          严格按照要求控制转椅的速度。

3、          受试者只能尽力沿着正中线行走，不能跑进，检测者要密切注意受试者的反应，做好保护，避免因眩晕跌倒或碰撞在其他物体上造成损伤。但也不要扶着他行走，以免影响结果。

4、          受试者坐在转椅上，头前倾30度，闭眼以一周/2秒的速度均匀旋转10周。

5、          严格按照要求控制转椅的速度。

6、          测定要及时准确，因此，在旋转前要做好准备。。

7、           

 应用和评价:

     前庭器官功能稳定性在社会生活和体育运动中具有重要的意义，随着社会生产力和科学水平的提高，人类的活动范围不断扩大，对人体耐受各种加速度的能力提出更高的要求，同样的运动技术不断的发展，学要运动员完成更多更复杂的变速运动，旋转和翻腾等动作，也要求机体有高的平衡和判断方位的能力，前庭器官功能稳定性可以通过体育锻炼得到提高，若从幼年开始训练前庭器的功能稳定性，则其发展潜力大，速度快。可以评定训练程度的一项重要指标。前庭器官功能稳定性在社会生活和体育运动中具有重要的意义，随着社会生产力和科学水平的提高，人类的活动范围不断扩大，对人体耐受各种加速度的能力提出更高的要求，同样的运动技术不断的发展，学要运动员完成更多更复杂的变速运动，旋转和翻腾等动作，也要求机体有高的平衡和判断方位的能力，前庭器官功能稳定性可以通过体育锻炼得到提高，若从幼年开始训练前庭器的功能稳定性，则其发展潜力大，速度快。可以评定训练程度的一项重要指标。

作业：做好实验报告，并根据受试者的训练年限、项目等因素的差异队测定的结果进行统计分析和讨论。

课题：实验五 无氧功率的测定

[目的]   掌握无氧功率的测定方法

 [原理]

磷酸原系统又称非乳酸能系统，它供能时间短，但能量输出功率最高，常以几秒钟运动时的最大功率来间接测定。

[实验对象]     体育系学生或运动员

[所需器材]     无氧功率车

 [方法与步骤]

1、准备活动：受试者在无氧功率车上骑车2~4分钟，使其心率达到150~160次/分。

2、准备活动后休息3~5分钟。

3、在电脑上输入受试者姓名、序号、身高、体重等。

4、正式实验：发出口令后，受试者尽力快骑，同时阻力递增，以便在2~4秒中达到规定负荷。达到规定负荷后，持续作30秒钟最快速度蹬骑，电脑每隔5秒记录骑速与心率。

5、通过电脑直接读取数据

 [应用与评价]

在需要速度，又需要爆发力的短跑、举重、跳跃、冲刺等运动中，磷酸原系统起着相当大的作用，并可直接影响着运动成绩。

最大功量反映了肢体肌肉在短时间中产生高机械能力。

平均功率反映了肌肉维持高功率的能力。

 表示疲劳速率的指数。

[作业]

将全班同学所测的数据，按不同专项特长和训练程度进行统计和分析。

 课题：实验六：视力视野的测定与分析

教学目的：

1、          握视力的测定方法。

2、          掌握视野的测定方法。

实验原理：能看清楚文字或图形所需要的最小视角是确定人视力的依据。我国使用标准对数视力表来检查视力，记录方法是5分法。视力表有14行从大到小的图形。当受试者站在5米的标准检查距离，注视第十一行时图形缺口两缘在眼前所形成的视角为1分，视力表规定能看清楚此行图形的视力为5。0 ，并作为正常视力的标准。每行图形左侧的视角值为该图形缺口两缘在5米的标准距离时与眼球所成的视角，如第五行图形与眼球所成的视角为3。981分，将其代入公式计算为视力为4。4。而视野是指单眼固定注视前方一点时所能看到的空间范围。测定视野有助于了解视网膜、视觉传导道和视觉中枢的功能。

实验器材：标准视力对数表、指示棍、遮眼板、米尺、视野计、各色视标、视野图纸、铅笔。

教学步骤：

    1．检查条件：检查时，视力表应置于明亮处。视力表悬挂高度

应使5。0这一行与被检查者的眼等高，距离眼5米，先测

右眼后测左眼。

    2．另受试者距离视力表5米处站立，用遮眼板遮住一个眼，用

另一只眼看视力表。按实验者的指点说出表上图形缺口的方向。

由表上端的大图形开始向下测试，直至测试到受试者能辨认清楚

的最小图形为止，要求每个视标的识别时间不超过5秒，规定4。

0-4。5各行视标中，每行不能认错一个，4。6-5。0视标中，每

行不能认错2个；5。1-5。4各行中，每行不能认错3个。超过

这一个规定，就不再往下检查，而以本行的上一行记录视力。

3、检查视野计的结构，并熟悉它的使用方法。

4、将视野计对着充足的光线，令受使者把下颌放在托架上，使受使者眼眶下缘靠在眼眶托上。先将弧架摆在水平位置，调整托颌架的高度，使眼始终与弧架的中心点位于同一水平上。遮央漫漫移动住另一眼，令受试者眼注视弧架的中心点。检测者从走边向中央视标，随时询问受试者是否看到视标。当受试者回答看到时，就将视标回移一些，然后再向前移，复试一次。得出一致结果后，将受试者刚能看得到视标时，视标所在的点划在视野图纸上的相应经纬度上。如果视野计的后方附有随着视标移动的针尖，其能准确的指出安放在它对面的视野图纸的相应的经纬度，则在每找到一个刚能看到的视标点时，只要将安放视野图纸的盘向前推，就能在视野图纸的相应经纬度上扎出一个记号。

5．          架45度，重复上述操作步骤。如此继续，8个方向，在视野图纸上得出8个点，将此8个点依次连接起来，就得出白色视野的范围。

6．          按照相同的操作方法测定红、黄、蓝、绿的视野。

7．          用同样的方法，测定另一眼的视野。

注意事项：

1、          检查前应摘去佩带的眼镜不要揉眼，检查时，不要迷眼或斜眼看。

2、          使用遮眼板时不要压迫眼球，以免影响视力。

3、          视野计要对着光线放好，受试者背对着光线。

4、          在实验过程中受试者略休息，避免眼睛因疲劳而影响实验结果。

5、          测试过程中受试者被测的一侧眼睛一定要固定注视弧架上的中心点，眼球不得转动，而是用余光观察视标。测颜色视野一定要看清楚是什么颜色的视标方为有效。

 应用和评价:

     是了的好坏与视网膜中央凹视锥细胞直径大小、视觉中枢分析能力、眼折光机能、光源情况及图形同背景的对比鲜明与否等因素有关。研究表明，视野大小除了决定于感光细胞在视网膜上的分布外，还可因面部的阻挡视线而受到影响，在同一光照下，视野大小为： 白色、黄和兰色、红色、绿色，且颞侧大于鼻侧，下侧大于上侧。有训练的运动员，特别是球类运动员的视野大于一般的人，球类运动后视野可暂时比以前大，可能与交感神经兴奋性升高有关。

作业：做好实验报告，并考虑不同训练专项的视力和视野有何特点，进行讨论。

 课题：实验七 最大吸氧量的测定

教学目的：

掌握最大吸氧量的间接测定法。

实验原理：人体在进行递增性的大肌肉群的衰竭性的运动中，当增加运动的强度，而受试者的吸氧量不再随强度的增加而增加，此时的吸氧量就是最大吸氧量。但由于心率、功率和吸氧量在一定范围内呈现线性相关，因此，可利用人体在进行亚极量运动时，机体处于稳定状态时的功率和心率，间接推测最大吸氧量/

实验器材：功率自行车，跑台、心率遥测仪、秒表、75%酒精、棉球、导电膏和胶布、节拍器。

教学步骤：

    本实验主要采用间接测定法（奥斯特兰德测试法）

1、          人员分工：受试者一人，安装电极和记录心率2人，控制运动强度2人，总指挥1人，记时1人，记录1人。

2．记录受试者的年龄和体重。

3、令受试者安装好心率遥测仪，登上自行车功量计（女子功率为50瓦，男子为100瓦），以60转/分钟的速度，持续运动6分钟，并在每分钟的后30秒计算心率，计数时，开动秒表30秒心率达到使立即停表，根据30秒心率的时间，计算。

4、第一负荷结束后，受试者可坐在车座上休息5分钟，然后重复登车6分钟，但负荷应适当增加（女子可在75、100、125、150种，男子可在100、150、200、250瓦中任选），并在每分钟后30秒按上述方法计数心率。要求前后两次负荷运动时，心率都在120-170次/分钟之间。

5、记录前后两种负荷情况下，每一分钟后30秒的心率。用运动中第五和第六分钟记录下的心率平均值来推测最大吸氧量，前后两分钟所测心率差不得超过5次/分以上。否则，继续运动一分钟。使用的刘和第七分钟心率来推算最大吸氧量。

6、利用两种负荷时的稳定状态心率推算最大吸氧量，最后求得其平均值，具体计算顺序如下：

   a、记录功率——千克米/分——千克米/分

   b、记录负荷最后两分钟的平均心率——次/分——次/分

   c     、推测 最大吸氧量的平均值——升/分

   d、根据年龄进行修正的最大吸氧量为 ——升/分

   e、求出相对最大吸氧量（上述数值除以体重）——毫升/千克/分

   f、根据表查处受试者的最大有氧工作能力的类别是——

注意事项：

1、          受试者要穿运动服，实验前一个小时不得吃东西，不能吸烟。

2、          记录受试者体重（穿运动服，脱鞋），精确到千克，再记录下年龄。

3、          调整车座活跑台的坡度和速度，当调节车座时，腿到最低点退略有弯曲，将自行车测功计的阻力指标器调整到零。

4、          令受试者以50周/分速度登自行车功量计，调整负荷女子开始可选择300千克米/分，男子为600千克米/分。持续6分钟

5、          休息5分钟然后重复上述步骤，但负荷适当增加，女子可450、600、900千克米/分的任意负荷，男子可选择600、900、1200、1500千克米/分负荷。前后两次负荷运动时，心率都在120-170次/分钟之间。

6、记录前后两种负荷情况下，每一分钟后30秒的心率。用运动中第五和第六分钟记录下的心率平均值来推测最大吸氧量，前后两分钟所测心率差不得超过5次/分以上。否则，继续运动一分钟。使用的刘和第七分钟心率来推算最大吸氧量。

 应用和评价:

     最大吸氧量反映人体有氧工作能力，其和耐力工作成绩有关，越是优秀的耐力运动员，最大吸氧量的数值越高，尤其是相对值，故广泛的用于有氧工作能力的评价和耐力运动员的选材，有氧工作能力的评价见书上等级表。

作业：做好实验报告，并根据受试者的训练年限、性别和不同专项等因素的差异队测定的结果进行统计分析和讨论。