互动科普

通过运动可以增多线粒体

研究发现，通过训练可以提高运动能力。这是因为运动不仅能增强肌肉，还能大幅增多线粒体。

肌细胞中的线粒体增多的话，就能在线粒体内生成更多的能量（ATP)。ATP越多，依靠ATP供能进行活动的肌细胞就不会疲劳，可以长时间地持续活动。因此，只要增多线粒体，就能提高耐力。

细胞处于“饥饿”状态时，线粒体增多

那么，怎样才能增多线粒体呢？

人体运动时，肌细胞中的ATP不断消耗减少，最后，肌细胞处于能量不足的“饥饿”状态。这时，细胞核基因被激活，开始在细胞内或线粒体内合成蛋白质和DNA等成分，并不断补充到现有的线粒体内，使其体积变大。

研究发现，适度的有氧运动（慢跑等）有益于增大线粒体的体积。但是，如果不坚持定期运动的话，大约1个月后，线粒体的体积又会恢复到以前的水平。此外，线粒体的体积还会随着人的年龄增长而缩小。

 通过运动增多线粒体的机制（1～5）

运动时消耗ATP，提供能量给肌肉活动（1）。肌细胞中的肌球蛋白把ATP分解为ADP，并释放能量，为肌细胞活动提供动力。随着肌细胞的活动，整个肌肉迅速收缩（A-1,利用ATP分解为ADP和磷酸时所释放的能量，肌球蛋白改变结构;A-2，肌球蛋白“脱离”肌动蛋白，“抓住”前面的肌动蛋白；A-3，ADP与磷酸分离，肌球蛋白改变形状，“拉近”肌动蛋白；A-4，肌动蛋白活动，整个肌肉收缩。）。

持续运动，细胞内的能量不断消耗减少，肌细胞处于“饥饿”状态（2）。持续运动时，肌细胞内的ATP几乎被消耗尽，甚至连ADP也被分解为AMP（一磷酸腺苷）和磷酸。AMP不断增多，提示肌细胞处于“饥饿”状态。这时，AMP活化的蛋白激酶就会向细胞核基因发布“赶紧再生成一些线粒体”的指令。

收到指令后，负责合成线粒体的所有细胞核基因被激活（3），开始在细胞质内生产构成线粒体的成分。开始合成线粒体的蛋白质，复制线粒体DNA（4）。结果，新生成的蛋白质补充到现有的线粒体中，使得线粒体的体积变大（5）。这样一来，就可以制造更多的能量，提高耐力。

增加线粒体数量，有利于减肥

研究发现，提高基础代谢量是减肥成功的重要因素。基础代谢量是指人体处于安静状态、活动降至最低时的能量代谢量。基础代谢量大的人，即使不运动，也要消耗能量，所以不容易发胖。线粒体的数量决定了基础代谢量的大小，线粒体越多，合成ATP所需要的能量就越多，基础代谢量也会相应变大。因此，增加线粒体数量是成功减肥的一条捷径。

（本文发表于《科学世界》2013年第4期）