Egzersiz fizyolojisi, fiziksel aktivite sırasında vücutta meydana gelen fizyolojik değişikliklerin ve bu değişikliklerin altında yatan mekanizmaların incelendiği bilim dalıdır. Bu disiplin, sporcuların performanslarını artırmak, kronik hastalıkların yönetimi ve rehabilitasyonu, fizyolojik uyumun korunması gibi alanlarla da ilgilenir.

Egzersiz fizyolojisinin temel amacı, egzersiz sırasında vücut fonksiyonlarında meydana gelen değişiklikleri ortaya koymaktır. İmmobilizasyona bağlı sorunların en etkili çözümü erken mobilizasyon ve egzersizdir. Hastalıklara bağlı immobilizasyon ve günümüzün sedanter yaşam tarzı, egzersizin önemini daha da vurgulamaktadır.

İskelet kası, davranış, korunma, ısı üretimi ve mekanik işlevler gibi önemli fonksiyonlara sahiptir. Bir ekleme belirli bir hareketi yaptıran kaslara sinerjik kaslar, ters hareketi yaptıran kaslara ise antagonist kaslar denir. Sinerjik kasların kasılması sırasında antagonist kaslar gevşer.

İskelet kası hücresine kas lifi denir. Kaslar, kas hücrelerinin yanı sıra bağ doku da içerir. Kasın tamamını bir kılıf gibi saran bağ dokuya epimisyum, kas kitlelerini demetlere ayıran ve bu demetleri çevreleyerek saran bağ dokuya perimisyum denir. Kas liflerini çevreleyen ve elektriksel izolasyonu sağlayan bağ dokuya ise endomisyum denir. Bu bağ doku elemanları kasın iki ucunda birleşerek tendonları oluşturur. Tendonlar, kasılmaya katkıda bulunmayıp kasın oluşturduğu gerilimi iskelete aktarırlar.

İskelet kası hücre zarına sarkolemma, endoplazmik retikulumuna sarkoplazmik retikulum, sitoplazmasına ise sarkoplazma denir. Sarkolemmanın iç ve dış yüzeyleri arasında bir elektriksel potansiyel farkı vardır. Kas hücresi alfa motor nöron tarafından uyarıldığında dinlenme zar potansiyeli aksiyon potansiyeline dönüşür. Zarın iç yüzeyi, dış yüzeyine göre -90 mV'dir.

Egzersiz fizyolojisi, bireyin vücudundaki çeşitli sistemleri ve bu sistemlerin egzersizle nasıl etkilendiğini inceler:

Egzersiz sırasında dolaşım sisteminin görevi, aktif dokulara yeterli miktarda kan sağlamaktır. Bu sayede dokular ve kaslar ihtiyaç duydukları oksijen ve diğer besin maddelerini alırken, metabolik faaliyetler sonucunda oluşan atık maddeler de atılır. Uzun süreli egzersizlerde dolaşım sisteminin bir diğer görevi de vücut sıcaklığını normalde tutmaktır. Dolaşım sisteminin kontrolü, özerk sinir sisteminin bir parçası olan sempatik sinir sistemi tarafından gerçekleştirilir. Normal şartlarda, istirahat halinde kalbin dakikada perifere gönderdiği kan miktarı 5-6 litredir (kardiyak output). Karındaki iç organlara giden kan miktarı azalabilir, ancak beyne giden kan miktarı değişmez. Antrenmansız kişilerde uyum, kalp atım hızının artmasıyla sağlanırken, antrenmanlı kişilerde ise debinin artmasıyla gerçekleşir. Görülen değişiklikler; kalp atım hızının artmasıyla atım volümü artar. Maksimal yüklenmede kalp atış hızı dengelenmez.

Dinlenirken, iskelet kasında kas kan akımı düşüktür (3-6 ml/100 g/dak). Kas, maksimum geriliminin %10'undan daha fazla kasılırsa, aradaki damarları baskılar. Kas en yüksek geriminden %70 fazla gerilirse kan akımı tamamen durur. Bununla birlikte, kasılmalar arasında kan akımı o kadar büyük miktarda artar ki, ritmik olarak kasılan bir kasta birim zaman içinde kan akımı 30 kat artabilir. Bazen kan akımı egzersiz başlamadan önce bile artar. Egzersiz sırasında kaslarda yüksek kan akımını sürdüren yerel mekanizmalar arasında, doku PO2'sinde bir düşme, doku PCO2'sinde bir artış, K+ ve diğer vazodilatör metabolitlerin birikimi yer alır.