生物芯片技術對競技體育發展的影響

馬 飛

（寶雞文理學院體育系,陜西寶雞,721013）

0 引言

隨著人類基因計劃的實施，一個龐大的人類基因數據庫即將建立。如何開發利用人類基因計劃的研究成果，通過有效地硬件技術對如此龐大的DNA信息加以利用。根據這一技術特點，生物芯片技術開始在醫學、新藥開發、農作物的優育優選、環境監測等方面得到了廣泛的應用，并取得了重大的研究進展。近年來，生物芯片技術已經逐漸滲透在運動訓練的各個環節。生物芯片技術在競技體育中的應用，為教練員科學訓練、運動員選材與身體素質的診斷，提供了科學的理論依據。

1 生物芯片技術的涵義

生物芯片是指采用光導原位合成或微量點樣等辦法，將大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子設置組織切片、細胞等生物樣品有序地固化于支持體（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等載體的表面，組成密集二維分子排列，然后與標記的待測生物樣品靶分子雜交，通過特定的儀器比如激光共聚掃描或電荷偶聯攝影相機對雜交信號的強度進行快速、并行、高效地監測分析，從而判斷樣品中靶分子的數量。生物芯片作為物信息學的主要技術支撐和操作平臺，被廣泛引用于醫學、生物與生命科學等研究領域。

2 生物芯片技術對競技體育的影響

生物芯片技術是當前國際最前沿的科技領域之一，它是現代科技與生物科學與技術的交叉和綜合，它的深入發展和在多學科的應用，將對科技和經濟的發展起到更大的促進作用，同時生物芯片技術在競技體育中應用，必將對運動員競技水平的提高，起到促進作用。

2.1 生物芯片技術與運動員的科學選材

基因芯片技術對于篩選候選基因具有重要作用，通過大樣本的組織學分析確定最為可能的候選基因，在保證實驗條件高度一致的情況下，采用高效、高通量鑒別潛在候選基因或特異的基因方法，進行識別篩選。生物芯片技術在競技體育中應用，能夠使教練員更好地把握人體的客觀規律，挖掘潛在的人體運動能力，進一步提高運動成績。有研究發現，高原居民的血管緊張素轉化酶的“插入”多態性，是造成他們的耐力比其他人好的原因，具有該基因“插入”純合子的人，接受同樣的力量訓練，其力量的增加比具有該基因“缺失”純合子的人大11倍。這些研究成果表明，人類基因組織中有某些與人類運動能力密切相關的基因，其多態性的差異，有可能是造成人們運動能力和訓練效果巨大個體差異的最終原因。該領域的研究，可能為人們進行有效的基因選材提供了理論基礎，也可能為提高運動成績提供了科學有效的方法。基因芯片技術可能在很大程度上改變了運動員選材的傳統方法，它無疑會給運動員選材帶來一場革命性的變革。

2.2 生物芯片與興奮劑的檢測

興奮劑問題使競技體育競爭失去了公平性，它是運動員、教練員追求重獎厚利的惡果。服用興奮劑不僅會對運動員的身體技能造成傷害，而且會違背奧林匹克精神，擾亂競技體育的發展秩序，還會造成不良的國際影響。采用生物芯片技術，通過對運動員一滴血液的監測，能夠及時準確地辨識興奮劑服用者。

如果在一塊芯片上布置所有運動員興奮劑的活性位點，即可以短時間內實現對重點運動員的一次性全面檢查或經常性的監督檢查。生物芯片技術對于凈化競技體育不良行為，提供了有力的武器，其在競技體育中的監測應用，對競技體育的健康、持續發展將具有重要的意義。

2.3 生物芯片技術與運動員身體素質診斷

運動訓練過程是一個動態過程，不同的訓練負荷對身體的刺激和產生的效果不同，及時地對運動員的身體機能進行檢測與診斷，對運動員身體機能的恢復有著非常重要的作用。采用先進的基因芯片技術，從不同運動項目運動員的身體素質相關基因表達的檢測入手，篩選并確立運動員身體素質功能基因組，探討不同項目運動員身體素質功能基因組表達譜的特點以及與運動能力有關的身體素質基因的遺傳與變異規律，還可以對運動進行身體素質功能基因組的多態性分析，建立優秀運動員身體素質功能基因文庫房，最終實現優秀運動員身體素質功能基因診斷和基因選材的芯片系統的建立。生物芯片技術在競技體育訓練中的應用，能夠準確地掌握運動員運動中的技能變化規律，科學地組織和安排運動訓練與競賽實踐活動，減輕了盲目性，提高了科學性，為教練員合理安排運動負荷，提供了科學依據。

2.4 生物芯片技術與運動營養的補劑

運動員在訓練過程中的機能狀態和恢復過程與營養狀況有著直接關系，對保證訓練和提高訓練效果都非常重要，營養安排是否合理，不能只靠表象的觀察，要有客觀的評價指標。生物芯片技術結合現代中藥的開發與利用，能夠研發出多種運動營養補劑，更好地發揮營養補劑的生物活性，提高運動能力、促進運動疲勞消除以及保證運動員的身體健康。另外，人們還可以開發一種可以植入皮下的微型生物芯片，模擬健康人體內的葡萄糖檢測系統監測機體在運動過程中血糖水平，然后根據人體需要，適時釋放糖等物質，維持機體在運動過程中的血糖水平，有效地提高機體的運動能力。生物芯片技術與運動員訓練、機能和營養措施的結合，加速了身體恢復，以不斷承受大負荷強度和量度的訓練，從而提高專項運動員專項能力。

2.5 生物芯片技術對運動員運動負荷的監控

運動負荷是運動員在運動訓練時，身體所承受的生理負荷。它反映著運動員在訓練過程中生理機能的一系列變化。運動中訓練負荷的安排對訓練的效果有著非常重要的影響，在訓練中如果運動負荷過小，則不能引起機體必要的應激反應，反之運動負荷過大則會出現劣變反應。在運動員訓練的過程中，運動負荷的監測相對比較困難，利用生物芯片技，可以客觀科學地對運動員的身體機能進行評定和訓練監控。生物芯片技術的應用將使血紅蛋白、睪酮和CK等指標的檢測更加快速簡便和準確。另外，還可以通過CDNA等指標的檢測技術，通過CDNA技術從分子水平上了解運動性疲勞產生的規律，制作成用于預測運動員過度疲勞的基因芯片，對運動訓練具有較好的應用價值。

現代競技體育已不再是靠“經驗”和體能在國際大賽中取勝，依靠科技的力量不斷增強運動訓練的科技含量，改進器材、設備，加強科學管理才能取勝，現代新型生物芯片技術在競技體育中的應用，已經成為競技體育發展的不可缺少的手段和強大的推動力。

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