基因与dna的关系跟运动之间又有什么关系

下一个苏炳添在哪 测测基因就知?
上周最大的体育新闻,应该是广东仔苏炳添成功地用9 .99秒跑完了100米。如果不算某西亚国家开外挂引进非洲归化选手的特殊情况,他是第一个在合理、合法、合风速要求的情况下,用不到10秒跑完100米的亚洲人、黄种人。
“人们的运动能力如爆发力、持久力、耐力、平衡力、心理素质,其实都和微观层面的基因表达有关。”南方医科大学基因工程研究所教授宋艳斌表示,“以前挑选运动员时,往往是看小苗子的块头、骨骼、肌肉和同龄组中的优异情况,现在其实可以加入基因层面的分析,将成功运动员的特殊基因进行测序,找到关键的运动相关基因后,今后有望通过基因筛查的方式,发现下一个苏炳添。”
但其他专家认为,这些基因究竟是如何起作用的、在多大程度上能提高人的运动能力还有待研究。宋艳斌也指出,运动天赋并非是单基因或几个基因起决定性因素,它始终是一个综合因素的结果。
基因研究发现啥
和耐力相关的CKMM和ACE基因
得益于现代医学对人体基因图谱的全面测绘,目前医学界已知的人类基因超过2.3万个,其中不同人之间的基因相似度超过99 .9%.而关键的0 .1%的基因差异,让人类表现出了千差万别的外貌和特长。
科学研究发现,超过200个基因变体跟人的运动能力有关。南方医科大学基因工程研究所教授宋艳斌表示,具体到人类的运动功能,一般会首先分析运动员结构上的区分,比如骨骼、肌肉情况;再细分一点,就是了解运动员的红肌纤维和白肌纤维的比例,不同的比例决定了运动员更适合短跑还是长跑。
基础医学领域通过对不同选手的基因进行测序发现,至少在优秀的中长跑运动员体内发现了两组以上基因和其优异成绩有关。
比如CKMM基因,这家伙在骨骼肌内的表达能够在肌球蛋白内生成高浓度的ATP(三磷酸腺苷),高浓度的ATP基本就等同于人体的核动力驱动器,普通靠“汽油”或“电力”支撑运动的人,和“核动力”比耐力,那结果可想而知。
此外,基因专家还发现优秀耐力运动员的ACE基因也呈现异于常人的表达。研究表明,ACE基因的I变体携带者比非携带者更可能成功攀登8000米以上高峰。目前在尼泊尔加德满都山谷,I变体存在于94%的夏尔巴人体内,然而同一地区的其他种族,仅仅有45%-70%的人携带这种变体。
和速度相关的ACTN3基因
而对于爆发力强大的运动选手,研究发现其往往在ACTN3这个基因上有着异样的表达。比如黑色人种中,该基因的表达就表现为最强的双R性基因编码,而白色人种、黄色人种中,类似的特质基因在人群中的发现率远低于黑色人种。
被称为ACTN3的基因,是某一种蛋白质的代码,它只存在于快肌纤维中,并负责产生爆发力和速度,几乎所有被测定的男性奥林匹克短跑选手都有这个基因。2005年,澳大利亚科学家一项研究表明,人口中大约有20%的人在ACTN3的基因中隐藏了一种变异,从而阻止蛋白质被复制。澳大利亚体育学院研究人员在一组优秀田径运动员基因中寻找这种变异,发现短跑运动员中有较高比例的选手趋向于隐藏ACTN3正常形式的两种代码。
国内许多研究人员尤其是运动医学研究者,也对游泳运动员进行了系统的基因分型后的比对,结果发现CK M M基因和运动员的耐力强弱呈正相关性。
为确定某个具体基因点位和耐力的相关性,科学家甚至动用基因敲除技术,将小鼠的IL-15Rα基因敲掉,结果发现这些小鼠的运动能力是其他小鼠的6倍。
“当然,竞技项目的结果,往往还和高矮胖瘦、平衡力、心理承受能力等诸多因素有关,细致地识别人类的2.3万个基因,这些能力也能在基因层面找到强弱的原因。”宋艳斌表示。
基因选材靠谱吗
还要检测肌纤维类型等指标
广州体育学院副教授魏源经常给专业运动队提供各种专业服务,魏源表示,他在电视上看到苏炳添的比赛就留意到他“确实是一个很好的苗子,对节奏的把握、跑步的感觉都非常不错,以后拿奥运会冠军、世锦赛冠军都有可能”。
魏源介绍,选材和科学系统的训练是培养运动员非常关键的因素。现在竞技体育的运动员选材也会检测基因,但还会检测很多其它指标,比如体型、肌纤维类型、血红蛋白水平、睾酮等。“这些东西基本都是先天遗传,是后天练不出来的。”魏源说。
在选拔运动员时引入基因检测技术,有国家已经开始进行相关准备工作。例如,日本国立体育科学研究中心就提出用分析遗传基因的方法来选拔冠军苗子,计划首先建立一个曾经获得过金牌的日本优秀运动员的遗传基因库,以在上世纪60年代夺得过世界冠军的日本运动员为主,并请求正在从事体育活动的优秀运动员给予合作。然后将这些最优秀运动员的基因进行比较分析,研究他们基因序列的共同特点,发现与运动能力关系密切的基因序列,寻找出其中的奥秘。
中国也提取了姚明、刘翔等优秀运动员的基因着手研究。研究人员正在建立一个中国人的遗传资源库,已经提取了部分运动员的基因样本,进行了数据和实物的保留。
99%的汗水还有意义吗?
那是否意味着今后在体育选材方面,可以单纯地从某一个基因或一组基因特质携带者中选择呢?
“因为运动天赋并非是单基因或几个基因起决定性因素,它始终是一个综合因素的结果。假如苏炳添的ACTN3基因的确异乎寻常强大,但他的生长基因决定了他只有1 .72米高,即便爆发力基因强于博尔特,但人家身高1.97米,这就意味着你得用三步来完成人家两步就能完成的距离。”宋艳斌表示,他所在的研究所曾计划与省运动科研机构开展合作,但目前项目仍在洽谈中。
另外,如果基因的影响这么大,99%的汗水还有存在的价值吗?“只有通过不断的科学训练,才能将运动员所拥有的基因潜质充分地表达出来。”
很多基本问题还不能确切回答
依靠基因检测选拔运动员,也还有很多不确定因素。有研究论文表示,奥运会胜利者和失败者之间的差异可能不能完全归因于生理的功能、生物化学的质量以及形态学的特征,心理等因素也会使运动员处于失败或胜利的边缘。“毫无疑问,人类功能能力和生理过程存在最大的上限,个体的基因型最大的上限存在不同,何种程度的训练能够增加个体能力达到特定的水平,这一问题仍需要大量研究。”
中国人类遗传资源项目参与者彭左旗接受媒体采访时也曾提到,基因选材是可靠的,但能否实现要看科技发展的程度。“我们现在是建起了这个库,正在研究过程中,至于哪天可以达到看基因就能判断是否适合某项运动,这得看生物技术的发展。”不过,彭左旗认为光靠某种基因就能成功也不现实,“基因是一个方面,后天的训练也是一个很重要的方面,只有将这两方面结合起来,成功的可能性才会变得很大。”
长期从事与运动相关基因研究的北京体育大学科学研究中心胡扬教授表示:“目前,科学家已经发现了200多种可能与运动能力有关的基因。它们有的与骨密度和握力相关,有的控制肌肉的供氧能力,有的关系到腿部垂直起跳能力,还有的则与大腿肌肉力量产生联系。不过,这方面的研究只能说是刚刚开始。这些基因究竟是如何起作用的?在多大程度上能提高人的运动能力?很多基本问题都还不能有确切的回答。”
出品:南方都市报科学新闻工作室
主持:冯巧
采写:南都记者 王道斌 刘军 通讯员黄瑶
作者:王道斌 刘军 黄瑶
本文来源:南方都市报
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人类运动能力与基因有关
  科学家研究发现,“CC型”基因的小鼠平均能跑550米,而“TT型”能跑750米,比前者整整多了200米。
  在奥运会以及世界田径大奖赛中,进入100米短跑决赛的几乎都是黑人运动员。田径短跑中的精英几乎都来自牙买加、巴巴多斯、古巴等加勒比国家。其中,牙买加的人口为260万人,巴巴多斯的人口仅为26万人,加勒比大国古巴的人口也只有1120万人。由此看来,加勒比各国能够包揽田径短跑项目的金牌,一定有着不为人知的秘密。初步调查发现,优秀田径运动员的国籍尽管为牙买加、美国等国家,但是其祖先全部来自于西非。
  爆发力与基因有关
  据《文汇报》报道,与短跑不同,埃塞俄比亚、肯尼亚、摩洛哥、阿尔及利亚等东非、北非国家,包揽了田径长距离项目的全部金牌。作为短跑项目霸主的西非运动员,在长跑项目中几乎全军覆没。
  也就是说,西非及加勒比国家在短距离项目中具有压倒性优势,东非及北非国家在中距离项目中遥遥领先,东非国家在长距离项目中独占鳌头。超长距离项目,则活跃着中国、日本、韩国等东亚国家运动员的身影。
  不同地区的运动员,在不同运动项目上具有不同的优势,这一点已经成为共识。
  2008年,博尔特在北京奥运会上一气夺下3枚金牌,并3次打破世界纪录,获得了“闪电侠”的美誉。在伦敦奥运会上,博尔特再次获得百米和200米冠军,各国媒体纷纷从体质、步法、饮食等角度,分析牙买加运动员出类拔萃运动能力的秘密。英国格拉斯哥大学研究人员正试图从基因角度分析牙买加运动员的独特能力,寻找他们的“金牌基因”。在格拉斯哥大学的地下室,有一个巨大的冷冻库,保存着来自世界1000多位顶级运动员的DNA。有“DNA猎手”称号的皮奇拉迪斯教授正在主持这项研究,他曾花费10多年时间收集长跑王国肯尼亚以及在短距离项目上占据优势的美国、尼日利亚、牙买加等国短跑运动员的DNA。
  皮奇拉迪斯说:“对这些运动员的基因进行分析后发现,确实存在着与瞬间爆发力类竞技项目有关的基因类型。 ”ACTN3基因具有增强肌肉构造的功能。大约75%牙买加短跑运动员的ACTN3基因类型为“CC型”。
  皮奇拉迪斯进一步解释说,属于“CC型”的人,在其短跑时可产生一种能够强化肌肉构造的特殊蛋白质。因此,即使肌肉纤维高速收缩,也能够获得足以耐受的强度。除了田径短距离项目之外,对于要求瞬间爆发力以及力量的其他竞技类项目,“CC型”基因同样是运动员稳操胜券的关键要素。
  长跑和短跑的基因类型不同
  基因究竟是否会造成运动能力的差异?悉尼大学教授凯瑟琳?诺斯在世界上第一个提出了ACTN3基因决定运动能力的观点。
  诺斯率领的研究小组曾对包括50名奥运会选手在内的301名白人运动员进行过一项调查。结果表明,在长跑、越野滑雪等需要具备耐力的运动中,ACTN3基因为 “TT型”者占据了较高比例。 “TT型”是一种不会在快肌纤维内部产生特殊蛋白质的类型。诺斯认为,不会产生特殊蛋白质的“TT型”,虽然会对瞬间爆发力类竞技项目产生障碍,但对耐力类竞技项目却十分有利。
  为了证实自己的观点,诺斯做了这样一个实验。 “CC型”小鼠平均能够跑550米,“TT型”则能够连续跑750米,比前者整整多了200米。利用显微镜观测小鼠此时的快肌纤维后发现,“TT型”肌肉能够更好地吸氧,并有效产生能量,耐力变得更强了。诺斯表示,实验结果同样适用于人类运动员。
  日本福岛大学的川本和久对运动员的基因进行了调查,并对运动员的体力、成绩等各种数据进行仔细比较。川本将通过基因分析获得的理论成果运用于培养运动员,取得了一定的成果。
  在有些国家,甚至推出了根据基因信息,调查适合从事哪一运动项目的商业性服务。对此,早在2005年,世界反兴奋剂组织就公开表示,基因信息的利用不得涉及选拔运动员以及歧视运动员。多个国家的体育研究机构明确表示,对基因检测持慎重态度。
  奋斗精神是成功的关键
  决定人类运动能力的究竟是 “遗传”还是“环境”?应该怎样对待基因信息?目前,体育科研界较为一致的观点是,由于基因的多样性,造成了运动员的不同个性和体质。即使具有同样的基因类型,成绩也存在着差异。因此,只有经过不懈努力,才有可能成为一流运动员。
  在今年4月举行的伦敦马拉松比赛上,世界马拉松强国肯尼亚选手几乎垄断了男女项目的全部奖牌。其中,女子卫冕冠军凯塔尼还创造了今年的世界最好成绩,成为田径历史上第3位跑得最快的女子马拉松选手。
  “基因说”的信奉者坚信,肯尼亚人具备特殊的基因,能够对身体形状以及耐力产生影响。研究人员专门收集肯尼亚以及埃塞俄比亚顶级运动员的DNA样本,试图寻找所谓“金牌基因”。目前,人们已经找到了若干与长距离项目有关的基因。
  除了基因,田径教练们还注意到肯尼亚运动员的幼时生活习惯。在肯尼亚,许多儿童每天上学必须经过长达10公里的跋涉。这样的生活习惯,无疑打下了良好的身体基础。
  “奋斗精神”无疑是人们曾经忽视的一个关键词。就算一个运动员拥有优良的运动基因,如果没有奋斗精神,同样也会一事无成。肯尼亚运动员大多出生于贫寒家庭,对他们来说,在比赛中获胜无疑是摆脱贫困的重要手段。获胜者可以用奖金买地建房,甚至经营一个大农场。许多人为了实现这样的“肯尼亚人之梦”,靠着奋斗精神,他们才在世界田径赛场上刮起一阵阵旋风。
编辑:Emma来源:辽宁日报
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人体的发育和基因有一定的关系,那么肌肉和基因有什么关系呢?可以通过锻炼促进吗?
这个问题不用想,肯定有关!因为DNA是生物的遗传物质,它上面排列着一段一段的基因,通过基因表达而生成对应的蛋白质分子。蛋白质参与到机体的生化反应,如新陈代谢;构成机体,如肌肉、毛发的形成等等。
实际上,我们身体会产生一种调节肌肉生长的蛋白质“肌肉生长抑素”(myostatin),又称“第八生长分化因子”(简称GDF-8),肌肉生长抑素是一种基因产物,它是一种抑制性的细胞外信号分子。通过与细胞上的受体结合,引起一系列的连锁反应,使成肌细胞的分裂受到抑制。骨骼肌就是由成肌细胞融合到一起而形成的。成肌细胞数目减少,肌肉自然就少。如果肌肉生长抑素过度表达的话,就跟霍金一样肌肉萎缩了。与此相反,它一旦突变,将导致人体肌肉格外强壮。
我个人觉得有一定的关系,但是后天锻炼也很有作用,楼上举了很多可以锻炼肌肉的方法。我就不举例子来说怎么锻炼肌肉了。但是我觉得即使是两个都不锻炼的人,你也可以明显得看出来哪个人壮一点,其实这还是跟遗传有关系的,你看北方人的后代就是会壮硕一点。但是后天的锻炼也很重要。
有关的,其实我们身体的每一个性状都是同时受到基因和外界环境共同控制的,当然肌肉也不例外。美国华盛顿国家儿童医疗中心的研究人员对1000多名18-40岁男性肌肉体积进行研究,结果发现不同的人经过相同的锻炼后,肌肉是不一样的,接着,研究人员检测这些人的基因,寻找不同的人肌肉不一样的原因,结果,目前已经有25种基因被确定与身材类型相关。
影响肌肉生长,主要是两方面因素,一个是基因因素,另一个是与人体内化学物质有关的因素。
首先,我们必须明白我们的身体本身拥有一种抑制肌肉增长的趋势。从新陈代谢的角度看,肌肉的维持与增长需要消耗大量的热量。而且人类的基因编码让我们自身的新陈代谢系统已经适应了在食物紧缺的生存环境下运作,因此我们的身体只需要保持足够生存的最少的肌肉量即可。有一种称为生长抑制因素(以下简称:GDF-8)的特殊基因能够产生肌肉生长抑制素,这种抑制素可以有意地限制人体肌肉的生长。大多数人的基因中都包含有丰富的GDF-8,因此他们身体中有大量的肌肉生长抑制素在发挥作用。而对于极少部分身体产生基因变异的人群来说,他们的身体可以有效阻止肌肉生长抑制素发挥作用,因而其肌肉比常人明显并且拥有锻炼出硕大肌肉块的潜质。世界上大多数最成功的健美运动员基本无一例外的属于基因变异者。
另一类因素是合成代谢类固醇的使用上的不同。顶级健美运动员会大量使用合成代谢类固醇。类固醇可以显著提高身体合成蛋白质的能力(如:合成肌肉的能力)和修复健身后损伤肌肉组织的能力。
楼主如果真心需要锻炼肌肉增长,不妨学一些健美运动员是如何制定训练计划的,同时注意营养问题。
结论:具有一定的关系。通过锻炼,相关的基因得到表达,从而促进肌肉的生长。
胰岛素样生长因子1通过与受体结合,调节促进骨骼及肌肉的生长发育。有研究发现,IGF-1 基因启动子上存在一微卫星192 bp重复多态性。携带192等位基因的受试者经10周单
腿屈伸力量练习后, RM、肌肉围度、肌肉质量的增长明显好于不携带192等位基因的受试者。说明,肌肉的生长与该基因有一定的关系。
另外一个与骨骼肌生长抑制调控的因子主要有生长分化因子8的表达产物myostatin被认为是体内重要的肌肉生长抑制因子。从GDF-8基因第1外显子SNP/A55T和第2外显子BanII、K153R、 TaqI E164 K 和BstNI P198A等位点与力量训练后力量指标变化的关联研究中未发现上述位点不同基因型个体间的力量训练效果差异;该研究小组在研究ACE基因 I/D多态与力量训 练效果关联性中,却观察到显著性关联性,即ACE基因Ⅱ基因型受试者肘关节屈的力量增长幅度明显好于其他基因型。
参与编码骨骼肌Z带的结构蛋白--alpha-actinin 3(ACTN3) 基因的研究中,发现该基因第16外显子存在一SNP/C1747T(R577X)多态位点,可能与力量训练后骨骼肌形态结构指标敏感变化关联。近来对该位点研究显示,无论欧洲人还是亚洲人在12周肘关节屈伸抗阻练习后XX基因型受试者的1RM的增长量和增长率显著高于RR基因型。这一研究提示,携带ACTN3基因 XX基因型的受试者力量训练效果明显好于其他基因型受试者。
以上研究表明,通过锻炼,相关的基因得到表达,从而促进肌肉的生长。
肌肉生长和基因有关是肯定的,可以说人体的整个生长都与基因是相关的。但基因只是先天因素,后天锻炼也是非常重要的,比如很多人通过做仰卧起坐来锻炼腹肌,用举重物来锻炼手臂肌肉,这些都是很典型的锻炼方式。
肌肉和基因是相关的。
肌肉由肌纤维组成,一个肌纤维由数千个肌原纤维平行排列组成,肌原纤维主要由两种蛋白质组成:肌凝蛋白和肌动蛋白,也叫肌丝。对于肌丝进行仔细观察,发现肌动蛋白比较细,而肌凝蛋白比较粗。肌凝蛋白含有不同的分子,分子含有两个球状的头(叫做肌凝蛋白头,S1头或者横桥)与蛋白质链相连。含有横桥的分子被称为“重链”。根据所含的肌凝重链蛋白,将骨骼肌进行划分。共有两种不同的肌纤维:快肌纤维(II型纤维)和慢肌纤维(I型纤维),快肌纤维缩短的速度以及产生的力是慢肌纤维的三到五倍。快肌纤维主要是将血糖和肌糖原作为能源物质,因此主要在无氧运动中募集。快肌纤维可以进一步分成两个子类型:IIa型和IIb型,IIa型肌纤维被作为一种中间纤维,产生无氧能量和有氧能量适中。它们被称为快速氧化糖酵解纤维。IIb纤维具有大量的无氧能量,被称为快肌糖酵解纤维。慢肌纤维的特点是在长时间的有氧运动中产生能量,例如台阶有氧运动,水上运动,长距离赛跑和健身自行车。
通常通过科学的锻炼和饮食,都可以使肌肉快速增大,但有些因素不在个人的能力范围内,不能使其产生改变,也就是说人们受到遗传因素的影响I型肌纤维和II型肌纤维的相对百分含量限制了肌肉的增长情况,但是没有受过训练的客户可以在遗传能力范围内取得尽可能大的进步。
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