母系遺傳對有氧耐力運動項目運動員選拔的影響

王健　郝文亭

摘 要： 影響有氧運動能力的因素多種多樣，但目前有關細胞核、線粒體攜帶遺傳物質對有氧運動能力的影響的文章相對較少。細胞核、線粒體在肌纖維的活動中具有十分重要的作用。

關鍵詞： 肌纖維 細胞核 線粒體 有氧運動

一、線粒體（遺傳方式、功能）與有氧運動

（一）線粒體及遺傳方式

線粒體被稱為體內的動力工廠，是因為線粒體是氧化磷酸化和形成ATP主要活動場所，其作用是為細胞提供“動力”，進行能量轉換，供給細胞進行各種生命活動所需要的能量，并參與脂肪酸的合成及某些蛋白質的合成。線粒體能夠攜帶自己的遺傳物質，并有自己的遺傳密碼。它的生長、分化階段分別接受細胞核DNA和自身的DNA兩個獨立的遺傳系統的控制，因此它是一個半自助的細胞器。

線粒體DNA（mtDNA）在1962年被Nass等發現。mtDNA由卵細胞傳遞后代，屬于較為典型的母系遺傳。例如，驢和馬的雜交，雞和鵪鶉的雜交，以及具有不同mtDNA譜帶的人類婚配后代的mtDNA檢測都證實mtDNA屬于母系遺傳，目前普遍認為高等動物的mtDNA是母系遺傳。但在人、小鼠、果蠅等多個物種的研究中相繼發現了不同程度的父系遺傳現象。人類的父系遺傳概率為0.1%～1.5%；小鼠父系遺傳概率為10-4。

（二）肌纖維與線粒體

讓威爾在1883年即對肌纖維類型進行了研究，二十世紀六十年代由于肌肉活動檢驗技術的發明，使得人體骨骼肌纖維類型的研究有了飛躍性的進展。目前，肌纖維的比較常用的快肌纖維（fast-twihch，FT）和慢肌纖維（slow-twitch，ST）也就是我們常說的白肌和紅肌。

慢肌纖維中的線粒體體積大而且數量多，線粒體中有氧代謝酶活性較高，肌紅蛋白的含量較為豐富，毛細血管網較為發達，因此慢肌纖維的有氧代謝能力較大。快肌纖維中含有豐富的葡萄糖酵解酶，有氧代謝能力較低[1]。

由此可以看出肌肉在參與有氧運動的過程中，主要動員的肌纖維類型是慢肌纖維（slow-twitch，ST），慢肌纖維在參與有氧運動時線粒體不斷為其合成ATP為細胞提供能源物質，在此過程中線粒體起著極為重要的作用。線粒體既然在有氧運動中至關重要，同時自身具有獨特的遺傳方式（母系遺傳）。那么，可以大膽地認為肌細胞在動員慢肌纖維進行有氧運動的時候，線粒體氧化磷酸化和形成ATP能力基本上取決于母體肌細胞線粒體氧化磷酸化和形成ATP能力。如果這一假說得到證實，那么將對進行有氧運動的運動員的選拔具有重要意義。

二、細胞核與有氧運動

細胞核是細胞的控制中心，在細胞的代謝、生長、分化中起著重要作用，是遺傳物質的主要存在部位。那么我們要是去掉細胞核會有什么現象產生？（Courandon and Forbrunne）將原生動物的細胞裂為二段，一段含有原來的核，另一段卻沒有核，有核的一段能進行再生，恢復原狀，進行正常生活，無核的一段，其活力卻漸衰退而終至滅亡。但如在細胞除核后三天內再給予移植一枚正常的核，這個細胞卻能恢復健康狀況，一切活動都和正常細胞一樣。

若用細胞質壁分離法將植物細胞分成幾個片段，與有核片段完全斷絕聯系的無核片段不可能有再生作用，但如無核片段和有核片段間僅有一絲狹長的細胞質相連，那么這相連的無核片段仍能再生織維質胞壁，這說明核與細胞質間的關系可能是一種化學分子相溝通的關系，在某種滿類的實驗中又證明與核愈接近的細胞部分其再生能力也愈強。

上述實驗論述了細胞核對細胞質的新陳代謝所可能產生的一些作用，細胞核和細胞質間的關系不是單方面的，核的活動也受著細胞質的推動和節制。有資料證明細胞核內沒有產生能源物質的能力，雖然可能有糖酵解作用但是遠遠不夠，細胞核所需要的三磷酸腺核苷來源于線粒體的氧化作用，同時線粒體氧化作用中的重要輔酶二磷嘧啶核苷酸可能是有細胞核合成。因此，我認為細胞核雖然是維持細胞正常運轉和新陳代謝的控制中心，但同時受細胞質和線粒體的牽制和推動。

有資料證實肌纖維作為一種高度分化的細胞，一個肌纖維中可能出現多個甚至上百個細胞核。上文已提及細胞核對細胞新陳代謝起著至關重要的作用。有氧運動與肌纖維的新陳代謝有著相互促進、抑制的作用。通過上述兩個結論我們可以大膽提出，細胞核通過控制新陳代謝，對有氧運動有十分重要的意義。

三、結語

通過上述觀點可以得知，在進行有氧運動的過程中，被動員起來的肌纖維在收縮舒張的過程中的新陳代謝，必然會受細胞核的控制。我們又可以通過細胞核遺傳特點“雌雄配子的核遺傳物質相等”的觀點。那么子代細胞核對新陳代謝控制的能力，絕大程度上取決于母系和父系。我們可以認為母系和父系有氧運動能力是可以通過遺傳方式遺傳給子代的。如果得到證實那么將對進行有氧運動的運動員的選拔具有重要意義。但是肌纖維在進行有氧運動時細胞核、線粒體、細胞質三者是相互制約和促進的，然而細胞核和線粒體遺傳方式又具有顯著差別，細胞核“雌雄配子的核遺傳物質相等”，線粒體“屬于較為典型的母系遺傳”。二者在有氧運動中起著決定性作用，但是通過遺傳到子代，在子代的肌纖維中哪一個占主導地位，還有待研究，可以肯定的是遺傳對有氧運動能力有影響。

參考文獻：

[1]翟象謙，細胞核的生理作用[J].生物學通報，1958（8）.

[2]郭瑜，賴松佳，線粒體DNA的研究及其應用[J].畜禽業，2014（11）.

[3]熊慶，劉作易，喻子牛，等.線粒體DNA的研究與應用[J].西南農業學報，2002（9）.