母系遗传对有氧耐力运动项目运动员选拔的影响

王健　郝文亭

摘 要： 影响有氧运动能力的因素多种多样，但目前有关细胞核、线粒体携带遗传物质对有氧运动能力的影响的文章相对较少。细胞核、线粒体在肌纤维的活动中具有十分重要的作用。

关键词： 肌纤维 细胞核 线粒体 有氧运动

一、线粒体（遗传方式、功能）与有氧运动

（一）线粒体及遗传方式

线粒体被称为体内的动力工厂，是因为线粒体是氧化磷酸化和形成ATP主要活动场所，其作用是为细胞提供“动力”，进行能量转换，供给细胞进行各种生命活动所需要的能量，并参与脂肪酸的合成及某些蛋白质的合成。线粒体能够携带自己的遗传物质，并有自己的遗传密码。它的生长、分化阶段分别接受细胞核DNA和自身的DNA两个独立的遗传系统的控制，因此它是一个半自助的细胞器。

线粒体DNA（mtDNA）在1962年被Nass等发现。mtDNA由卵细胞传递后代，属于较为典型的母系遗传。例如，驴和马的杂交，鸡和鹌鹑的杂交，以及具有不同mtDNA谱带的人类婚配后代的mtDNA检测都证实mtDNA属于母系遗传，目前普遍认为高等动物的mtDNA是母系遗传。但在人、小鼠、果蝇等多个物种的研究中相继发现了不同程度的父系遗传现象。人类的父系遗传概率为0.1%～1.5%；小鼠父系遗传概率为10-4。

（二）肌纤维与线粒体

让威尔在1883年即对肌纤维类型进行了研究，二十世纪六十年代由于肌肉活动检验技术的发明，使得人体骨骼肌纤维类型的研究有了飞跃性的进展。目前，肌纤维的比较常用的快肌纤维（fast-twihch，FT）和慢肌纤维（slow-twitch，ST）也就是我们常说的白肌和红肌。

慢肌纤维中的线粒体体积大而且数量多，线粒体中有氧代谢酶活性较高，肌红蛋白的含量较为丰富，毛细血管网较为发达，因此慢肌纤维的有氧代谢能力较大。快肌纤维中含有丰富的葡萄糖酵解酶，有氧代谢能力较低[1]。

由此可以看出肌肉在参与有氧运动的过程中，主要动员的肌纤维类型是慢肌纤维（slow-twitch，ST），慢肌纤维在参与有氧运动时线粒体不断为其合成ATP为细胞提供能源物质，在此过程中线粒体起着极为重要的作用。线粒体既然在有氧运动中至关重要，同时自身具有独特的遗传方式（母系遗传）。那么，可以大胆地认为肌细胞在动员慢肌纤维进行有氧运动的时候，线粒体氧化磷酸化和形成ATP能力基本上取决于母体肌细胞线粒体氧化磷酸化和形成ATP能力。如果这一假说得到证实，那么将对进行有氧运动的运动员的选拔具有重要意义。

二、细胞核与有氧运动

细胞核是细胞的控制中心，在细胞的代谢、生长、分化中起着重要作用，是遗传物质的主要存在部位。那么我们要是去掉细胞核会有什么现象产生？（Courandon and Forbrunne）将原生动物的细胞裂为二段，一段含有原来的核，另一段却没有核，有核的一段能进行再生，恢复原状，进行正常生活，无核的一段，其活力却渐衰退而终至灭亡。但如在细胞除核后三天内再给予移植一枚正常的核，这个细胞却能恢复健康状况，一切活动都和正常细胞一样。

若用细胞质壁分离法将植物细胞分成几个片段，与有核片段完全断绝联系的无核片段不可能有再生作用，但如无核片段和有核片段间仅有一丝狭长的细胞质相連，那么这相连的无核片段仍能再生织维质胞壁，这说明核与细胞质间的关系可能是一种化学分子相沟通的关系，在某种滿类的实验中又证明与核愈接近的细胞部分其再生能力也愈强。

上述实验论述了细胞核对细胞质的新陈代谢所可能产生的一些作用，细胞核和细胞质间的关系不是单方面的，核的活动也受着细胞质的推动和节制。有资料证明细胞核内没有产生能源物质的能力，虽然可能有糖酵解作用但是远远不够，细胞核所需要的三磷酸腺核苷来源于线粒体的氧化作用，同时线粒体氧化作用中的重要辅酶二磷嘧啶核苷酸可能是有细胞核合成。因此，我认为细胞核虽然是维持细胞正常运转和新陈代谢的控制中心，但同时受细胞质和线粒体的牵制和推动。

有资料证实肌纤维作为一种高度分化的细胞，一个肌纤维中可能出现多个甚至上百个细胞核。上文已提及细胞核对细胞新陈代谢起着至关重要的作用。有氧运动与肌纤维的新陈代谢有着相互促进、抑制的作用。通过上述两个结论我们可以大胆提出，细胞核通过控制新陈代谢，对有氧运动有十分重要的意义。

三、结语

通过上述观点可以得知，在进行有氧运动的过程中，被动员起来的肌纤维在收缩舒张的过程中的新陈代谢，必然会受细胞核的控制。我们又可以通过细胞核遗传特点“雌雄配子的核遗传物质相等”的观点。那么子代细胞核对新陈代谢控制的能力，绝大程度上取决于母系和父系。我们可以认为母系和父系有氧运动能力是可以通过遗传方式遗传给子代的。如果得到证实那么将对进行有氧运动的运动员的选拔具有重要意义。但是肌纤维在进行有氧运动时细胞核、线粒体、细胞质三者是相互制约和促进的，然而细胞核和线粒体遗传方式又具有显著差别，细胞核“雌雄配子的核遗传物质相等”，线粒体“属于较为典型的母系遗传”。二者在有氧运动中起着决定性作用，但是通过遗传到子代，在子代的肌纤维中哪一个占主导地位，还有待研究，可以肯定的是遗传对有氧运动能力有影响。

参考文献：

[1]翟象谦，细胞核的生理作用[J].生物学通报，1958（8）.

[2]郭瑜，赖松佳，线粒体DNA的研究及其应用[J].畜禽业，2014（11）.

[3]熊庆，刘作易，喻子牛，等.线粒体DNA的研究与应用[J].西南农业学报，2002（9）.