分子生物學(xué)在運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

張業(yè)廷 王昕 劉靜

（成都體育學(xué)院，四川 成都 610041）

運(yùn)動人體科學(xué)是以研究人體在經(jīng)過體育運(yùn)動后身體機(jī)制的變化為主的學(xué)科。隨著現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)動人體科學(xué)的研究得到了空前的發(fā)展。尤其是分子生物學(xué)技術(shù)在運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得運(yùn)動對人體產(chǎn)生影響的機(jī)制研究深入到細(xì)胞分子的水平。相信隨著分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展以及與運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域的更好結(jié)合，運(yùn)動人體科學(xué)研究將得到更加深入的發(fā)展。

1 分子生物學(xué)及其主要研究內(nèi)容

分子生物學(xué)是從分子水平研究生命的現(xiàn)象、生命本質(zhì)、生命活動及其規(guī)律的科學(xué)。分子生物學(xué)的價(jià)值體現(xiàn)在將各種生物分子（蛋白質(zhì)、核酸等）的特性聯(lián)系起來，從分子角度闡釋生命科學(xué)的最基本問題，諸如生命的穩(wěn)態(tài)、生命的存活與死亡、生命的繁殖、生命的發(fā)生及進(jìn)化的機(jī)制等[1]。

1.1 核酸分子生物學(xué)

核酸分子生物學(xué)主要研究核酸的結(jié)構(gòu)與功能。分子遺傳學(xué)是其主要組成部分。該領(lǐng)域已形成了比較完整的理論體系和研究技術(shù)，是目前分子生物學(xué)內(nèi)容最豐富的一個(gè)領(lǐng)域。研究的內(nèi)容主要包括核酸與基因組的結(jié)構(gòu)、遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯，核酸存儲的信息修復(fù)與突變，基因工程技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用和基因表達(dá)調(diào)控的調(diào)控等。

1.2 蛋白質(zhì)分子生物學(xué)

蛋白質(zhì)分子生物學(xué)研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能。其研究難度較大，比核酸分子生物學(xué)發(fā)展緩慢。近年來雖然對于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及其與功能關(guān)系方面取得了一些進(jìn)展，但是對于它的基本規(guī)律的認(rèn)識缺乏突破性的進(jìn)展。

1.3 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子生物學(xué)

細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子生物學(xué)主要研究細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間的信息傳遞分子基礎(chǔ)。其研究的目標(biāo)是闡明這些傳遞機(jī)制的分子機(jī)理，明確每一種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與傳遞的途徑及參與該途徑的所有分子的作用和調(diào)節(jié)方式以及認(rèn)識各種途徑間的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，是當(dāng)前分子生物學(xué)發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一。

2 分子生物學(xué)在運(yùn)動人體科學(xué)研究中的應(yīng)用

2.1 進(jìn)行科學(xué)的運(yùn)動選材

運(yùn)動員的科學(xué)選材是取得優(yōu)異成績、攀登世界冠軍寶座的最強(qiáng)有力的因素。運(yùn)動選材是競技體育、科學(xué)訓(xùn)練必須首先解決的重要問題。運(yùn)動員的運(yùn)動成績?nèi)Q于其運(yùn)動能力，運(yùn)動能力包括體能、技能、智能和心理能力等，可以分為先天性的和后天性的兩個(gè)部分。其中運(yùn)動員生來就具有的一些特性，即遺傳性，就是先天性部分?？茖W(xué)的運(yùn)動員選材就是對少年兒童的運(yùn)動能力的遺傳性做出準(zhǔn)確的預(yù)測[2]。

限制性片段長度多態(tài)性（RFLT），多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）,隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA（RAPD）以及衛(wèi)星DNA等技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到運(yùn)動員的科學(xué)選材中，因?yàn)檫\(yùn)動員的一些運(yùn)動能力，形態(tài)技能具有很大的遺傳性，所以將分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)動員選材上將更準(zhǔn)確、更加的科學(xué)[3]。

2.2 運(yùn)動對肌肉影響的分子生物學(xué)機(jī)制

由于分子生物學(xué)對蛋白質(zhì)以及核酸的研究優(yōu)勢，其理論與方法已經(jīng)應(yīng)用到肌細(xì)胞的一些功能蛋白與相應(yīng)基因及其表達(dá)調(diào)控的研究中。其中對于不同的運(yùn)動條件下的肌纖維的膜受體蛋白、膜載體蛋白、膜脂質(zhì)，與收縮相關(guān)的蛋白、構(gòu)成細(xì)胞骨架的蛋白、相關(guān)基因及其表達(dá)調(diào)控，肌肉細(xì)胞凋亡的適應(yīng)性變化特征與機(jī)制進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究[4-6]。

2.3 運(yùn)動疲勞的分子生物學(xué)機(jī)制研究

運(yùn)動疲勞一直以來都是體育科學(xué)界非常重視的課題。關(guān)于運(yùn)動疲勞研究的機(jī)制正向分子甚至原子水平發(fā)展，找出引發(fā)運(yùn)動疲勞的最終機(jī)制，就很容易研究出避免疲勞或盡快消除疲勞的方法和手段，從而指導(dǎo)運(yùn)動訓(xùn)練[7]。

目前分子生物學(xué)對運(yùn)動性疲勞的研究可以分為以下四個(gè)部分：（1）引起運(yùn)動性疲勞的細(xì)胞內(nèi)分子，如酶、基因、信號傳導(dǎo)因子、連接蛋白等；（2）細(xì)胞外分子，如神經(jīng)遞質(zhì)、激素、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、細(xì)胞因子、免疫球蛋白、補(bǔ)體分子等；（3）細(xì)胞膜分子，如受體、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等；（4）細(xì)胞內(nèi)外廣泛存在的分子，如葡萄糖、脂肪酸、水、無機(jī)鹽和氨基酸等。其中，對于細(xì)胞內(nèi)外廣泛存在的分子的運(yùn)動性疲勞機(jī)制已較為明朗[8-9]。

2.4 運(yùn)動減肥分子生物學(xué)機(jī)制研究

隨著人類社會物質(zhì)文明的高度發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，肥胖作為一種營養(yǎng)代謝紊亂疾病，對人類的健康造成了越來越大的影響。運(yùn)動對于減肥有著極其顯著的作用，目前關(guān)于有氧運(yùn)動促進(jìn)甘油三酯水解的分子生物學(xué)機(jī)制研究正在展開。目前對于運(yùn)動減肥的分子生物學(xué)機(jī)制主要是研究各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)對脂滴包被蛋白（Perilipin）的影響，進(jìn)而對脂肪分解產(chǎn)生作用。其中主要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)包括腎上腺素-cAMP-PKA途徑，胰島素-cAMP-PKA途徑以及TNF-a途徑等[10]。

2.5 運(yùn)動影響學(xué)習(xí)與記憶能力的分子生物學(xué)機(jī)制研究

越來越多的研究表明，長期科學(xué)有規(guī)律的運(yùn)動有助于提高學(xué)習(xí)記憶能力。運(yùn)動對學(xué)習(xí)記憶的影響機(jī)制十分復(fù)雜，一直以來都是研究的熱點(diǎn)。目前大量的研究主要集中在運(yùn)動對神經(jīng)元質(zhì)膜受體、細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)以及核內(nèi)基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄調(diào)控上。主要包括對BDNF、NMDA受體、AP21及轉(zhuǎn)錄因子CREB等影響因素的研究[11]?？梢灶A(yù)見，經(jīng)過分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，如PT-PCR技術(shù)、蛋白質(zhì)質(zhì)譜技術(shù)、基因芯片及蛋白質(zhì)芯片技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將使得運(yùn)動對于學(xué)習(xí)記憶能力產(chǎn)生影響的分子生物學(xué)機(jī)制的研究將更加的深入。

2.6 運(yùn)動與生物節(jié)律分子生物學(xué)機(jī)制研究

人體的運(yùn)動能力呈現(xiàn)一定的周期性變化，這種變化與生物節(jié)律有關(guān)。運(yùn)動中能夠有效的利用生物節(jié)律指導(dǎo)訓(xùn)練比賽具有重要的意義。我們已經(jīng)了解了生物節(jié)律的規(guī)律，但是它的運(yùn)行機(jī)制還沒有完全被認(rèn)知。目前生物鐘機(jī)制的研究從三個(gè)方面展開：（1）由振蕩器所組成的震蕩環(huán)；（2）生物鐘與外界環(huán)境保持同步的機(jī)制：（3）位于節(jié)律輸出通道上的基因[12-13]。

3 結(jié)語

隨著分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，特別是基因芯片技術(shù)以及蛋白質(zhì)芯片技術(shù)的發(fā)展，其在生命科學(xué)領(lǐng)域的研究將得到更加深入的應(yīng)用。同時(shí)，它也為運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域的研究提供了全新的技術(shù)和方法。并且在更多的運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用，對更多的運(yùn)動機(jī)制進(jìn)行分子甚至原子水平的闡釋。不容置疑，以分子生物學(xué)為代表的生命科學(xué)技術(shù)將會為運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展開辟廣闊的前景，實(shí)現(xiàn)體育更加健康快速的發(fā)展。

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