端粒学说
端粒的名词解释生物化学
端粒的名词解释生物化学端粒是生物化学中的一个重要概念，它是存在于染色体末端的重复DNA序列。
端粒的结构和功能对于维持染色体稳定和生命的延续至关重要。
一、端粒的结构在多细胞生物的染色体末端，存在着一段称为端粒的特殊DNA序列，这些序列通常由一些重复的单元组成，不同物种的端粒序列长度、组成和重复模式可能有所差异。
在人类细胞中，端粒通常由一种叫作“TTAGGG”的DNA序列组成。
端粒结构的特殊之处在于其末端具有一个独特的末端结构，即端粒末端单链悬挂（G-overhang）。
这个单链悬挂是由于DNA链重复序列的特殊组成和结构所决定的，它的存在使得端粒具有染色体末端的保护作用，防止染色体末端被识别为损伤的DNA，从而避免了不必要的DNA修复。
二、端粒的功能1. 维持染色体的稳定性端粒的一个重要功能是维持染色体的稳定性。
在染色体复制过程中，端粒的结构可以帮助保护染色体末端免受酶类降解的损伤，避免染色体丢失和断裂。
因为在DNA复制过程中，由于DNA聚合酶的工作机制，末端区域的DNA无法完全复制，容易出现缺失，而端粒的存在可以将这些缺失部分弥补，确保染色体结构的完整性。
2. 提供染色体末端复制机制由于DNA聚合酶的特性，染色体末端无法完全复制。
端粒的存在提供了特殊的复制机制，即通过端粒酶（telomerase）的作用，在染色体末端DNA序列的末端不断添加重复单元，从而实现末端的完整复制，保证染色体能够顺利进行复制和传递。
3. 影响细胞衰老与增殖端粒长度的变化与细胞的增殖和衰老密切相关。
在正常情况下，每当细胞分裂时，端粒长度会缩短。
当端粒长度达到一定短度时，染色体末端缺失和损伤的风险将大大增加，细胞会进入一种称为“细胞衰老”的状态。
衰老细胞会出现功能退化和代谢下降的情况，失去增殖能力。
然而，端粒酶的作用可以延长端粒的长度，阻止或减缓端粒的缩短。
这一过程被认为在某种程度上可以延缓细胞衰老过程，维持细胞的增殖能力和生命活力。
端粒与端粒酶
宫颈癌细胞(HeLa)
Elizabeth Helen Blackburn(1948-)
单细胞真核生物四膜虫
布莱克本鉴定出四膜虫染色体末端DNA序列——（TTGGGG）70。
序列隐含着解决染色体末端的短缩与保护机制。
MOLECULAR BIOLOGY
Jack William Szostak (1952- )
MOLECULAR BIOLOGY
Muller HJ: The remaking of chromosomes. The Collecting Net 13: 181-198, 1938.
MOLECULAR BIOLOGY
Barbara McClintock (1902-1992)
玉米细胞的染色体断裂末端容易融合。
McClintock B: The stability of broken ends of chromosomes in Zea mays. Genetics 26: 234-282, 1941.
MOLECULAR BIOLOGY
小结
端粒由高度重复 的端粒DNA和 端粒相关蛋白构 成
端粒具有保持染色 体完整性、控制细 胞分裂周期的作用
端粒酶是一类逆 转录酶，由 RNA和蛋白质 组成
端粒酶负责合成 染色体末端 DNA，赋予细 胞分裂的持久性
MOLECULAR BIOLOGY
思考题
“Dolly”羊的早衰？
寿命时钟
MOLECULAR BIOLOGY
端粒 阈值
细胞分裂
细胞停止分裂或死亡
我们如何保持端粒的长度？
健康的生活方式：低脂饮食、锻炼、减缓压力、限制炎症、降低自由基损伤。 激活端粒酶活性。
端粒学说名词解释
端粒学说名词解释
端粒学说是指生物学中的一种理论，认为人类细胞的寿命和衰老与端粒的长度和功能有关。
下面是相关名词的解释：
1.端粒（Telomere）：位于染色体两端的一段DNA序列重复
区域，主要由TTAGGG序列组成。
端粒在细胞分裂过程中不断缩短，起到保护染色体稳定性和完整性的作用。
2.端粒酶（Telomerase）：由酶蛋白和RNA分子组成的酶复
合物，具有在端粒区域添加DNA序列的功能。
正常情况下，大多数成体细胞中的端粒酶活性很低，无法有效地维持端粒长度。
3.端粒缩短（Telomere Shortening）：细胞分裂过程中，每次
DNA复制时端粒会缩短一段。
随着细胞的继续分裂，端粒长度逐渐减少，当端粒变得过短时，细胞进入衰老状态或进入细胞凋亡（死亡）。
4.端粒损伤响应（Telomere Damage Response）：当端粒长度
达到一定程度时，细胞会触发端粒损伤响应，导致细胞周期停滞和细胞功能下降，从而影响细胞的正常生理功能。
5.端粒理论（Telomere Theory）：根据端粒理论，细胞的衰
老与端粒长度缩短及功能损失有关。
根据该理论，当端粒长度变得过短时，细胞的增殖能力受到限制，造成组织和器官功能下降，最终导致衰老和相关疾病。
该理论提供了衰老过程中基因和细胞水平的解释，并成为研究衰老和抗
衰老策略的重要基础。
2020-2021生物人教1学案：第6章 第3节细胞的衰老和死亡含解析
2020-2021学年生物新教材人教必修1学案：第6章第3节细胞的衰老和死亡含解析第3节细胞的衰老和死亡课标内容要求核心素养对接描述在正常情况下,细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程.1。
生命观念--掌握细胞衰老的特征，并分析其原因；阐明细胞凋亡的意义。
2．科学思维——辨析细胞凋亡与细胞坏死. 3．社会责任——关注社会议题,辨别迷信和伪科学，主动向他人宣传健康生活和关爱生命等相关知识。
一、细胞衰老1．细胞衰老的特征错误!2．细胞衰老的原因(1）自由基学说：自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
①自由基攻击磷脂分子，产生自由基,这些新产生的自由基又去攻击别的分子，引发雪崩式的反应,对生物膜损伤比较大。
②攻击DNA，可能引起基因突变。
③攻击蛋白质，使蛋白质活性下降。
(2)端粒学说①端粒：染色体两端特殊序列的DNA—蛋白质复合体.②特点:端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。
③结果：在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。
3．细胞衰老与个体衰老的关系(1)单细胞生物：个体衰老、死亡与细胞衰老、死亡是一致的.(2)多细胞生物①体内的细胞总是在不断更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。
②从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
③细胞会随着分裂次数的增多而衰老。
④细胞核与细胞质相比，前者对细胞分裂影响更大。
二、细胞的死亡1．细胞凋亡(1）概念错误!（2）细胞凋亡的几种类型①个体发育过程中细胞的编程性死亡.②成熟个体中细胞的自然更新。
③被病原体感染的细胞的清除。
（3)意义①保证多细胞生物体完成正常的发育。
②维持内部环境的稳定。
③抵御外界各种因素的干扰.2．细胞坏死在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
判断对错(正确的打“√"，错误的打“×")1．细胞的衰老或死亡和个体的衰老和死亡是一回事。
6.3 细胞的衰老和死亡课件高一上学期生物人教版必修1
4．(等级考)下列关于个体衰老与细胞衰老关系的叙述中，正确的是 ()
A．正在衰老的个体，体内没有幼嫩的细胞 B．处于青春期的年轻人，体内没有衰老的细胞 C．总体上看，衰老的个体内，细胞普遍衰老 D．对于单细胞生物来说，个体衰老不同于细胞衰老
答案：C
解析：正在衰老的个体，体内也有幼嫩的细胞，如造血干细胞，A错误；处于 青春期的年轻人，体内有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞，B错误；总体上看，衰 老的多细胞生物体内，细胞普遍衰老，C正确；对于单细胞生物而言，细胞的衰 老就是个体的衰老，D错误。
2．结合具体实例，探讨细胞的正常衰老和异常衰老与人体健康的关 系。
材料一 血液内红细胞的寿命只有120天，全年要更换3次。 材料二 图中是患有罕见的儿童早衰症的美国华盛顿州达 令顿地区男孩塞斯·库克，尽管只有12岁，但他的模样看上去 却像一名头发掉光、满脸皱纹的八十老翁。
①__细__胞_的__正__常_衰__老__对__于_实__现__有_机__体__的__自_我__更__新_非__常__有__利_。_________________ ②__细__胞_异__常__衰_老__会__威__胁_人__类__的_健__康_________________________________。
第3节 细胞的衰老和死亡
一、细胞衰老 1．细胞衰老的特征
通透性
加深
减少 多种酶
交流 传递
2．细胞衰老的原因 Ⅰ.自由基学说 （1）自由基：通常把 异常活泼的带电分子或基团 ，称为自由基。
（2）
攻击和破坏
DNA 蛋白质 衰老
磷脂分子 基因突变
Ⅱ.端粒学说 （ 1 ） 端 粒 ： 每 条 染 色 体 的 两端 都 有 一 段 特 殊 序 列 的DNA—蛋白质复合体 ，称为端粒。 （2）端粒与细胞分裂次数的关系 端粒 DNA序列在每次细胞分裂后会 缩短 一截。随着细胞分裂次 数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒 DNA序列 被“截”短 后，端粒内侧 正常基因的DNA序列 就会受到损伤，结果使细胞活动渐 趋异常。
端粒与衰老
端粒与衰老摘要众所周知，端粒是染色体两端的“保护帽”，能够起到某种抗癌作用，并与人体衰老现象有所联系，但其完整的生物学上的机理仍然还没有弄清楚。
端粒酶是一种合成和延伸端粒的核糖核蛋白。
端粒具有重要的生物学功能：①保护染色体不被核酸酶降解；②防止染色体相互融合；③为端粒酶提供底物，解决DNA 复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制；④决定细胞的寿命。
正常细胞内检测不到端粒酶活性, 因此, 正常细胞分裂次数是有限的, 不能无限增殖。
衰老不仅仅是生长不可逆的停滞，而且涉及到功能的改变；衰老细胞分泌的细胞因子可能会引起组织功能和统一性的下降，这是端粒功能异常通过细胞衰老造成的影响，端粒与端粒酶同衰老是密不可分的。
此外，在约85%的肿瘤细胞中检测到了端粒酶活性，这表明端粒系统（端粒、端粒酶）同癌症之间也存在相关性。
随着对端粒和端粒酶研究的不断深入 ,发现端粒系统与衰老、肿瘤有密切关系。
如果抑制端粒酶的活性 ,就可以使癌细胞停止分裂增殖 ,达到抗癌目的；若激活端粒酶 ,就可以增加细胞分裂次数 ,从而延长寿命。
关键词端粒端粒酶衰老肿瘤1、端粒及其两面性端粒是短的多重复的非转录序列（TTAGGG）及一些结合蛋白组成特殊结构，端粒是短的多重复的非转录序列（TTAGGG）及一些结合蛋白组成特殊结构，除了提供非转录DNA的缓冲物外，它还能保护染色体末端免于融合和退化，在染色体定位、复制、保护和控制细胞生长。
细胞分裂次数越多，其端粒磨损越多，逐渐越短。
然而，端粒所起的作用决非想象中的那么简单。
例如，端粒变短是一个喜忧参半的结果：它可延缓癌细胞分裂的速度，但同时也阻碍了自然组织的修复过程———无论是在人体或小鼠体内，较短的端粒意味着疾病的产生和机体的衰老。
DNA 的每一次复制过程，都会导致染色体变短，在端粒变得极短之时，就可能对一些重要的DNA 序列造成破坏，并可能导致细胞修复机制出错，将受损的染色体末端误认为受损的DNA 链，而将其两端融合起来。
端粒酶
端粒酶端粒酶的结构目前存在有众多的衰老学说，其中盛行了一种学说，那就是端粒学说。
①端粒是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。
形态学上，染色体DNA末端膨大成粒状，这是因为DNA和它的结合蛋白紧密结合，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而得名。
研究发现，培养的人成纤维细胞随着培养传代次数增加，端粒长度是逐渐缩短的。
而端粒的长度和端粒酶的活性直接相关。
端粒酶（telomerase）是一种能延长端粒末端的核糖蛋白酶，主要成分是RNA和蛋白质，其中还有特异性引物识别位点，可以以自身RNA为模版，合成端粒重复序列并加到染色体末端，以补偿因“末端复制问题”而导致的端粒片段丢失，从而延长细胞寿命甚至使其永生化。
②由于端粒酶可被热、蛋白酶K和RNA酶破坏，因此认为它是由蛋白质和RNA两部分组成的。
人端粒酶RNA组分基因命名为hTR,定位于3号染色体，约有450个碱基的转录本，其中包括11个碱基的模版互补序列，即5·-CUAACCCUAAC,这个模版互补序列刚好每次与1.5个（TTAGGG）互补而特意的合成人染色体DNA的端粒。
通过电穿孔法将hTR反义核酸表达质粒转染Hela细胞并在Hela细胞中表达，结果发现端粒长度明显缩短，Hela细胞分裂增殖受到抑制。
从23~26代开始死亡，说明hTR对于维持端粒酶结构的完整性十分重要。
人端粒酶蛋白成分包括两者：人端粒重复结合因子（hTRF）和人端粒酶逆转录酶（hTERT）。
hTRF又称端粒酶相关蛋白1（TPI），是端粒酶调节亚单位，相对分子质量为300×103，能够与双链端粒性的肿瘤细胞株HT1080的端粒渐进性缩短；相反，hTRF1功能区诱导突变将会引起端粒加长。
因此，hTRF1是端粒生长抑制因子，起负反馈调节作用。
hTERT又称端粒酶相关蛋白2（TP2），是端粒酶结构蛋白，蛋白序列含有48个氨基酸，分子质量为130kD，其编码基因为单拷贝，定位于5p15.33，长度约为40kb。
人教版高中生物必修一之6.3细胞的衰老和死亡
(二)细胞坏死
细胞坏死是指在种种不利因素影响下，由于细胞 的正常代谢活动受损或中断引起细胞的损伤和死亡， 它是细胞的一种病理性死亡。
实例：烫伤后的皮肤、黏膜脱落，骨折时部分骨细胞 死亡；吸烟者肺部细胞因尼古丁而死亡
细胞凋亡和细胞坏死的区别
二、细胞衰老的原因
1、端粒学说
端粒：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体。 细胞分裂
端粒DNA序列缩短 端粒内侧正常的DNA序列受损伤
细胞衰老
对于单细胞生物体来说，细胞的衰老就是个体的衰老 吗？对于多细胞生物体来说，也是这样吗？
三、细胞衰老与个体衰老的关系
1、单细胞生物 细胞 的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡
一大 细胞 核 的体积增大，染色质收缩，染色加深 一小 细胞 体积 变小 一多 细胞内的 色素 逐渐积累、增多 一少 细胞内 水 分减少 两慢 细胞内 新陈代谢 的速率减慢，呼吸 速率减慢 两低 细胞膜的 物质运输 降低，多种酶的 活性 降低
【小试牛刀】衰老症状的原因分析
衰老症状
原因分析
皮肤干燥
细胞水分减少
2、多细胞生物 ①体内的细胞总是在不断 更新着 ，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。 ②从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的 细胞 普遍衰老的过程。
通常我们说年龄越大，越老，有什么科学依据吗？
思考.讨论：
年龄因素与细胞衰老的关系
实验1在相同的条件下,分别单独培养胎儿、中年人和老年人的 肺成纤维细胞,结果如下表：
练习：判断下列哪些过程属于凋亡
• （1）红细胞的寿命只有120天，人的皮肤
表皮细胞寿命约为10d，衰老的红细胞和
端粒
端粒科技名词定义中文名称：端粒英文名称：telomere定义1：真核细胞内线性染色体末端的一种特殊结构，由DNA简单重复序列以及同这些序列专一性结合的蛋白质构成。
应用学科：免疫学（一级学科）；概论（二级学科）；免疫学相关名词（三级学科）定义2：真核染色体的末端结构，为一特定的DNA-蛋白质复合体结构。
其DNA序列由对生物特异的简单的串联重复单位组成，能抵消每一轮DNA复制中因染色体降解而造成的关键功能码序列的丢失。
应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；核酸与基因（二级学科）定义3：真核染色体两臂末端由特定的DNA重复序列构成的结构。
使正常染色体端部间不发生融合，保证每条染色体的完整性。
应用学科：细胞生物学（一级学科）；细胞遗传（二级学科）定义4：真核染色体两臂末端由特定的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发生融合，保证每条染色体的完整性。
应用学科：遗传学（一级学科）；细胞遗传学（二级学科）定义：端粒是线状染色体末端的DNA重复序列，是真核染色体两臂末端由特定的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发生融合，保证每条染色体的完整性。
概述：端粒是短的多重复的非转录序列（TTAGGG）及一些结合蛋白组成特殊结构，除了提供非转录DNA的缓冲物外，它还能保护染色体末端免于融合和退化，在染色体定位、复制、保护和控制细胞生长及寿命方面具有重要作用，并与细胞凋亡、细胞转化和永生化密切相关。
当细胞分裂一次，每条染色体的端粒就会逐次变短一些，构成端粒的一部分基因约50～200个核苷酸会因多次细胞分裂而不能达到完全复制（丢失），以至细胞终止其功能不再分裂。
因此，严重缩短的端粒是细胞老化的信号。
在某些需要无限复制循环的细胞中，端粒的长度在每次细胞分裂后被能合成端粒的特殊性DNA聚合酶-端粒酶所保留。
功能：稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5'末端在消除RNA引物后造成的空缺。
洛阳市高中生物必修二第三章基因的本质考点精题训练
洛阳市高中生物必修二第三章基因的本质考点精题训练单选题1、端粒是存在于染色体两端的一段特殊序列的DNA．端粒学说认为随细胞不断分裂，线性染色体的末端不断缩短，当缩短至染色体的临界长度时，细胞将失去活性而衰老死亡。
研究发现，端粒缩短与DNA复制方式有关，不易分裂的上皮细胞、软骨细胞端粒酶的活性很低，而分裂旺盛的癌细胞、造血干细胞端粒酶的活性较高。
如图为人体细胞内DNA复制部分过程示意图，相关叙述错误的是（）A．由图可知A物质是DNA聚合酶，该过程可体现出DNA分子复制时边解旋边复制的特点B．引物是具有3′端和5′端的单链结构且被切除时并不影响DNA分子的结构C．最后一个冈崎片段的引物切除后无法修复，可能是由于缺少引物，也可能是缺少5′端上游的序列D．可通过提高端粒酶活性或数量等方法延缓细胞衰老答案：A分析：由图可知，DNA的复制需要引物。
端粒酶在细胞中负责端粒的延长的一种酶，可把DNA复制损失的填补起来，可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗，使得细胞分裂的次数增加。
A、由图可知A物质是解旋酶，A错误；B、由图可知引物是具有3′端和5′端的单链结构，在DNA聚合酶的作用下，可将游离的脱氧核苷酸逐个加到引物的3’端延伸DNA子链。
引物被切除后的“空白”区域可通过新链合成修复，不影响DNA分子的结构，B正确；C、DNA分子的复制是从5’端到3’端复制，因而一条DNA分子的子链在复制时是不连续的。
必须借助引物的参与，并且游离的脱氧核苷酸要连接在DNA片段的3’端，所以最后冈崎片段的引物切除后无法修复，可能是由于缺少引物，也可能是缺少5’端上游的序列。
C正确；D、端粒酶可以修复DNA复制过程中的“空白”区域，理论上可以通过提高端粒酶活性或数量来增加DNA复制的次数，延缓细胞衰老。
D正确。
故选A。
2、下列研究工作中由我国科学家完成的是A．以豌豆为材料发现性状遗传规律的实验B．用小球藻发现光合作用暗反应途径的实验C．证明DNA是遗传物质的肺炎双球菌转化实验D．首例具有生物活性的结晶牛胰岛素的人工合成答案：D分析：本题要求选出我国科学家完成的实验，要求对四个实验或事例的完成者很清楚。
自由基学说和端粒学说的主要内容
自由基学说和端粒学说的主要内容示例文章篇一：哎呀，同学们，你们知道什么是自由基学说和端粒学说吗？咱先来说说自由基学说。
就好像一辆没有好好保养的汽车，在路上跑着跑着零件就出问题啦！自由基就是我们身体里的“捣乱分子”。
你想想，我们的身体就像一个大工厂，每天都在不停地工作。
细胞在呼吸的时候会产生能量，可这个过程中也会产生一些自由基。
这些自由基可不安分啦！它们就像一群调皮的小孩，到处乱撞，攻击我们身体里的细胞，破坏细胞的结构和功能。
这难道不可怕吗？比如说，它们会伤害细胞膜，就像有人在墙上乱涂乱画，把好好的墙弄得乱七八糟。
还会损伤蛋白质，让蛋白质没法正常工作，这不就像一个团队里有人突然掉链子，影响整个团队的运作嘛！再来说说端粒学说。
端粒就像是我们鞋子上的鞋带头，保护着鞋带不容易散开。
端粒在染色体的末端，保护着染色体。
随着细胞不停地分裂，端粒会越来越短，就像我们的铅笔，用着用着就变短了。
当端粒短到一定程度，细胞就不能再分裂啦，就好像我们的玩具车没电了，跑不动了。
那这两个学说对我们有啥影响呢？这可太重要啦！如果我们能想办法减少自由基的产生，保护好端粒，是不是就能让我们的身体更健康，更不容易生病，更能长寿呢？反正我觉得，了解这些学说能让我们更好地保护自己的身体，就像给身体穿上了一层坚固的铠甲！你们说是不是呀？示例文章篇二：哎呀，我跟您说，这自由基学说和端粒学说可有意思啦！先来说说自由基学说吧。
您知道啥是自由基不？就好像一群调皮捣蛋的小怪兽！它们在我们身体里到处乱跑，搞破坏。
我们的身体就像一个大大的城堡，正常情况下，一切都井井有条。
可自由基这小怪兽一来，就把身体里的细胞啊、蛋白质啊、脂质啊这些“宝贝”都给伤害了。
您想想，要是城堡里总是有小怪兽捣乱，那城堡能好吗？身体也一样啊！自由基会让细胞的功能变得不正常，就好比本来能好好工作的士兵突然生病了，没法保卫城堡啦。
而且，自由基还会引起各种疾病，像心血管疾病、癌症啥的，这多可怕呀！再讲讲端粒学说。
端粒效应——一个关于衰老的最新秘密
端粒效应——一个关于衰老的最新秘密世界上任何物种都会衰老，且目前为止，这个过程还是不可逆的。
我小的时候就懂得了新陈代谢，知道人体内的细胞总是在不断更新的，而被替换的那些细胞就会被排出体外。
不过我又会产生一个疑问，既然人体总是换新的细胞，为什么还会衰老呢？我的猜想是人成长到一定阶段，身体细胞的代谢逐渐无法替换某些细胞。
这种细胞逐渐增加，造成了人体的衰老。
当然这只是我的猜想，不过最新的一个研究端粒效应打破了我这个不靠谱的猜想，而且看起来真的比较靠谱。
《端粒效应》一书是美国加州大学教授布莱克本所著，而因为对端粒的研究，她获得了2009年诺贝尔生理或医学奖，可见该学说有一定的可信度。
那什么是端粒效应呢？我们知道基因是双螺旋结构的，两条链上的碱基总是相互配对。
因为排列组合方式的不同，所以产生了我们所说的基因密码。
不过，在DNA的两端，碱基顺序是永远不变的，是一种固定序列的不断重复，而这不断重复的碱基，就叫做端粒。
如果把基因看成一个整体，那么端粒就是粘合两条基因链的关键。
我们想象一下，把两根绳子缠在一起，缠成一根麻绳。
如果想让这根麻绳不散开，就需要在两端打个节，端粒就是麻绳上的结。
区别就是端粒是打了很多个节，一般人刚出生时都会有10000个。
那人为什么会衰老呢？我们知道人体进行新陈代谢，是细胞不断分裂。
不过这种分裂不是无代价的无限制的进行下去。
研究表面，细胞分裂消耗的就是基因中的端粒。
也就是说，随着人的衰老，端粒越来越短。
如果刚出生时端粒是10000个，那么35岁就剩下7500个，60岁就剩下4800个。
当然，每个人端粒变短速度不一样，所以衰老的速度不一样。
而端粒越短，人就越容易患病而死亡。
所以，端粒就是人衰老的秘密了。
端粒可不可以变长？那样人就可以长寿了啊。
（不知道你看到这时是什么反应，我看到这句话时，注意力非常集中，屏住呼吸，生怕错过什么。
人真的避免不了对长寿的渴望与追求啊）布莱克本所在实验室分离出一种酶，并把之命名为端粒酶。
端粒学说
端粒学说线性染色体"末端复制问题"早在20世纪三十年代，科学家Barbara McClintock 和Hermann Muller就发现，区别于一般的DNA断裂，染色体末端不会发生相互融合；此外，只有包含有末端的染色体片段才能被完整复制。
因此，科学家们推测，真核生物线性染色体的末端是一种特化的结构，Muller将之命名为端粒（Telomere，在古希腊语中，telos 表示末端，而meros表示片段）。
然而在当时，人们还不知道端粒与随机产生的DNA断裂末端有什么差异。
20世纪五六十年代，当科学家们尝试解析真核生物如何实现染色体DNA的精确复制时，又一个端粒相关的难题产生了。
DNA聚合酶进行每一轮线性DNA的复制都会导致少量末端核苷酸的丢失，其结果是，真核生物线性染色体，作为基因的载体，会在细胞分裂过程中逐渐缩短。
1972年，James Watson提出了"末端复制问题"，他同时推测，真核生物需要一种特殊机制来确保线性染色体末端的完整复制。
同时，Alexey Olovnikov也推测，染色体末端的逐渐缩短将导致细胞的衰老。
端粒能够稳定线性染色体七十年代后期，Blackburn在耶鲁大学Joseph Gall实验室进行博士后研究，她希望能确定真核生物染色体末端的DNA序列。
她选择了四膜虫（Tetrahymena thermophila）作为模式动物，因为相较于其他真核生物，它包含有大量的微小染色体（minichromosome），这也就意味着她能够获得大量的染色体的末端片段。
最终，她测定到四膜虫的染色体末端是（CCCCAA）的六核苷酸重复序列。
紧接着，她发现类似的序列在其它线虫中也同样存在。
但当时她们还不知道这种古怪的序列特征在其它真核生物中是否也同样存在。
1980年，Blackburn在加州大学成立了自己的实验室。
在一次研究会议上，她与酵母遗传学家Jack Szostak进行了交流，他们决定在酿酒酵母中检测四膜虫端粒的功能。
端粒酶学说
端粒酶端粒酶-简介细胞中有种酵素负责端粒的延长，其名为端粒酶。
端粒酶的存在，算是把 DNA 克隆机制的缺陷填补起来，藉由把端粒修复延长，可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗，使得细胞分裂克隆的次数增加。
端粒酶让人类看到长生不老的曙光。
定义端粒酶（Telomerase），在细胞中负责端粒的延长的一种酶，是基本的核蛋白逆转录酶，可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端。
端粒在不同物种细胞中对于保持染色体稳定性和细胞活性有重要作用，端粒酶能延长缩短的端粒（缩端粒酶端粒酶短的端粒其细胞复制能力受限），从而增强体外细胞的增殖能力。
端粒酶在正常人体组织中的活性被抑制，在肿瘤中被重新激活，端粒酶可能参与恶性转化。
端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。
端粒酶的存在，就是把 DNA 克隆机制的缺陷填补起来，即由把端粒修复延长，可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗，使得细胞分裂克隆的次数增加。
但是，在正常人体细胞中，端粒酶的活性受到相当严密的调控，只有在造血细胞、干细胞和生殖细胞，这些必须不断分裂克隆的细胞之中，才可以侦测到具有活性的端粒酶。
当细胞分化成熟后，必须负责身体中各种不同组织的需求，各司其职，于是，端粒酶的活性就会渐渐的消失。
对细胞来说，本身是否能持续分裂克隆下去并不重要，而是分化成熟的细胞将背负更重大的使命，就是让组织器官运作，使生命延续。
应用端粒酶使细胞“长生不老”美国德克萨斯大学西南医学中心的细胞生物学及神经系统科学教授杰里.谢伊和伍德林.赖特做了这样一项试验：在采集的包皮细胞（包皮环切术的附带产物）端粒酶端粒酶中导入某种基因，该基因可使细胞产生一种酶——端粒酶（telomerase）。
一般来说，包皮细胞在变老之前可分裂60次左右。
但在上述试验中，细胞已分裂了300多次却毫无终止的征兆，也没有显示任何异常的迹象。
“细胞在端粒酶的作用下，就像被注入了兴奋剂的小兔子，”谢伊说，“它们只管没完没了地分裂繁殖。
端粒的概念
端粒的概念
端粒的概念是由许多成串短的重复序列所组成。
该重复序列通常一条链上富含G（G-rich），而其互补链上富含C（C-rich）。
一个基因组内的所有端粒都是由相同的重复序列组成，但不同物种的端粒的重复序列是不同的。
端粒通常是由富含鸟嘌呤核苷酸(G)的短的串联重复序列组成，伸展到染色体的3，端。
一个基因组内的所有端粒，即一个细胞里不同染色体的端粒都由相同的重复序列组成，但不同物种的染色体端粒的重复序列是各异的。
哺乳动物和其他脊椎动物染色体端粒的重复序列中有一个TTAGGG保守序列，串联重复序列的长度在2kb到20kb之间。
端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成的，染色体末端沿着5'到3'方向的链富含GT。
在酵母和人体中，端粒序列分别为C1－3A/TG1－3和TTAGGG/CCCTAA，并有许多蛋白与端粒DNA结合。
端粒DNA主要功能有：第一，保护染色体不被核酸酶降解；第二，防止染色体相互融合；第三，为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。
端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。
同时，端粒又是基因调控的特殊位点,常可抑制位于端粒附近基因的转录活性（称为端粒的位置效应，TPE）。
在大多真核生物中，端粒的延长是由端粒酶催化的，另外，重组机制也介导端粒的延长。
细胞衰老学说
• 2）基因阻遏平衡论 • 于1992年由吕占军教授提出，以后 又作了部分补充。严格说该学说属于一 种生命学说，因其不仅解释衰老也解释 肿瘤和分化。该学说同时考虑到衰老、 分化和肿瘤现象，考虑到基因结构及组 成，生物进化等多方面的问题，但其中 的许多论点和直接实验依据尚在进一步 地验证和提供过程中。
• 但是许多问题用端粒学说还不能解释。体细胞端 粒长度与有丝分裂能力呈正比，这一点实验已经 证实了，而不同的体细胞其有丝分裂能力是不尽 相同的，胃肠黏膜细胞的分裂增殖速度就比较快， 神经细胞分裂的速度就比较慢。曾有人就不同年 龄供体角膜内皮细胞的端粒长度进行研究发现角 膜内皮细胞内端粒长度长期维持在一个较高的水 平，而端粒酶却不表达。另外，Kippling发现， 鼠的端粒比人类长近5-10倍，寿命却比人类短的 多。这些都提示体细胞端粒长度与个体的寿命及 不同组织器官的预期寿命并非一致。生殖细胞的 端粒酶活性长期维持较高的水平却不会象肿瘤那 样无限制分裂繁殖；端粒长度由端粒酶控制，那 何种因素控制端粒酶呢？生殖细胞内端粒酶活性 较高，为什么体细胞中没有较高的端粒酶活性。 看来端粒的长度缩短是衰老的原因还是结果尚需 进一步研究。
端粒长度取决于端粒酶的活性。
端 粒长度
stop
端粒酶
（核蛋白酶）
RNA
蛋白质
模板序列CUAACCCUAAC
GGGATT
端粒酶维持细胞分裂时染色体端粒长度
端粒酶活性（+）：胚胎细胞、生殖细胞、肿瘤细胞
端粒酶活性（-）：正常组织 Dolly - 20%
端粒长度与衰老相关
谢谢大家!
参考文献
［1］翟中和，王喜忠主编.2007.细胞生物学（第三 版）.北京：中国农业出版社 ［2］Edinger A L，Thomson C B.Death by design:apoptosis,necrosis and autophagy[J].Current Opinion in Cell Biology ［3］/ ［4］/
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端粒学说线性染色体"末端复制问题"早在20世纪三十年代，科学家Barbara McClintock 和Hermann Muller就发现，区别于一般的DNA断裂，染色体末端不会发生相互融合；此外，只有包含有末端的染色体片段才能被完整复制。
因此，科学家们推测，真核生物线性染色体的末端是一种特化的结构，Muller将之命名为端粒（Telomere，在古希腊语中，telos 表示末端，而meros表示片段）。
然而在当时，人们还不知道端粒与随机产生的DNA断裂末端有什么差异。
20世纪五六十年代，当科学家们尝试解析真核生物如何实现染色体DNA的精确复制时，又一个端粒相关的难题产生了。
DNA聚合酶进行每一轮线性DNA的复制都会导致少量末端核苷酸的丢失，其结果是，真核生物线性染色体，作为基因的载体，会在细胞分裂过程中逐渐缩短。
1972年，James Watson提出了"末端复制问题"，他同时推测，真核生物需要一种特殊机制来确保线性染色体末端的完整复制。
同时，Alexey Olovnikov也推测，染色体末端的逐渐缩短将导致细胞的衰老。
端粒能够稳定线性染色体七十年代后期，Blackburn在耶鲁大学Joseph Gall实验室进行博士后研究，她希望能确定真核生物染色体末端的DNA序列。
她选择了四膜虫（Tetrahymena thermophila）作为模式动物，因为相较于其他真核生物，它包含有大量的微小染色体（minichromosome），这也就意味着她能够获得大量的染色体的末端片段。
最终，她测定到四膜虫的染色体末端是（CCCCAA）的六核苷酸重复序列。
紧接着，她发现类似的序列在其它线虫中也同样存在。
但当时她们还不知道这种古怪的序列特征在其它真核生物中是否也同样存在。
1980年，Blackburn在加州大学成立了自己的实验室。
在一次研究会议上，她与酵母遗传学家Jack Szostak进行了交流，他们决定在酿酒酵母中检测四膜虫端粒的功能。
当时Jack Szostak已经知道，外源的线性DNA在酵母细胞内不是整合入染色体，就是被核酸酶降解，不能稳定地独立于染色体外存在和遗传。
有趣的是，当在线性DNA的两端接上四膜虫端粒DNA序列后，这些外源DNA被导入酵母细胞后能够稳定存在。
这个实验充分说明了四膜虫的端粒具有保护线性DNA的作用。
这项发现被认为是构建人工染色体的关键步骤之一。
研究者们进一步在酵母染色体末端鉴定到了短的特征性的重复序列，同时还发现，这些特征性序列能够被添加到包含有四膜虫端粒的外源DNA末端。
于是，人们推测，酵母细胞存在一种机制能够以端粒本身为模板，在线性染色体末端添加端粒重复序列。
当时科学界对"末端复制问题"的机制存在争论：一种假说认为细胞通过同源重组来实现染色体末端序列的扩增；Blackburn和Szostak等人则认为体内存在一种特化的DNA聚合酶能够将端粒序列添加到染色体的末端。
八十年代早期，Carol Greider作为博士研究生加入Blackburn研究组后，开始用生物化学的方法寻找和鉴定他们假说中的端粒DNA聚合酶。
她们推测，由于四膜虫成千上万的微小染色体都含有端粒，四膜虫也该含有丰富的端粒DNA合成酶。
在1984年的圣诞节，Greider终于证实四膜虫细胞分离液中包含一种新的酶，它能够在体外以端粒序列为底物合成端粒六核苷酸重复序列。
她们后来将这个酶命名为端粒酶。
她们紧接着希望能够阐明端粒的序列是如何被决定的。
她们大胆地推测，每个生物的端粒酶都包含一个DNA或RNA组分作为模板。
用RNA酶处理的端粒酶组分失去了合成端粒DNA的活性，因此，Blackburn和Greider认为RNA在端粒DNA合成过程中发挥重要作用。
最终，Greider纯化到了端粒酶，其包含了一个蛋白亚基和一个RAN亚基。
不久Greider在冷泉港实验室成立了自己的研究室，并进一步证实，端粒酶的RNA亚基决定了端粒的序列。
与此同时，Jack Szostak和他的博士后Victoria Lundblad在酵母中筛选并获得了一系列端粒复制所必需的基因，这些基因的突变将导致端粒的逐渐缩短和细胞衰老。
由此，他们第一次证实了端粒长度的稳态对细胞存活的重要作用。
染色体DNA的两个难题以及端粒概念的提出20世纪70年代初，对DNA聚合酶特性的深入了解引申出了一个染色体的复制问题。
DNA聚合酶在复制DNA的时候必须要有引物来起始，而且它的酶活性具有方向性，只能沿着DNA5'到3'的方向合成。
染色体复制之初可以由小RNA作为引物起始合成，之后细胞的修复机器启动，DNA聚合酶能够以反链DNA为模板，以之前合成的DNA为引物，合成新的DNA取代染色体中间的RNA引物。
但是线性染色体最末端的RNA引物因为没有另外的引物起始，没有办法被DNA取代。
所以线性染色体DNA每复制一轮，RNA引物降解后末端都将缩短一个RNA引物的长度（图一）。
尽管这个引物不长，但是细胞千千万万代地不断复制，如果不进行补偿，染色体不断缩短，最终就会消失。
James Watson（因为发现DNA双螺旋结构获得诺奖）最早就明确指出了这个"末端隐缩问题"，并猜想染色体也许可以通过在复制前联体（染色体末端跟末端连起来）的方式来解决末端复制的问题[3]。
图一早在1939年，潜心玉米遗传性状研究的Barbara McClintock女士（因为发现玉米的转座子获得诺奖）注意到，在减数分裂后期偶然产生的染色体断裂很容易重新融合起来形成"桥"。
在紧接着的有丝分裂中，这种染色体"断裂－融合－桥－断裂"的循环不断继续[4]。
既然染色体的断裂末端这么容易相互融合，那么染色体的自然末端，为什么不容易相互融合呢？合理的推测是，染色体的自然末端不同于非正常的DNA断裂末端，它应该有一个特殊的结构来避免染色体之间的相互融合。
在逐渐明晰了染色体末端特殊结构的概念之后，人们给了它一个专有名称-端粒（telomere）。
端粒DNA序列的发现以及人工染色体的发明那么端粒为什么与众不同呢？简单地，首先是，它的DNA序列有没有特殊性？提到端粒不能不提到一种特殊的模式生物四膜虫（Tetrahymena thermophila）。
它对于发现端粒和端粒酶的贡献就像线虫之于发现细胞凋亡一样（2002年的诺贝医学奖授予了细胞凋亡的研究）。
四膜虫有两个细胞核。
小核很稳定，含5对染色体，用于生殖传代。
而大核在接合细胞的发育过程中，染色体断裂成200-300个小染色体，rDNA从染色体上断裂后通过复制更是形成高达～10000个小染色体四膜虫的小染色体众多，也就说端粒可能非常丰富。
这就为端粒研究提供了得天独厚的材料。
1978年，Liz女士利用这种特殊的模式生物纯化了rDNA，以rDNA 为模板通过体外合成参入dNTP的实验，推断四膜虫的端粒是由许多重复的5'-CCCCAA-3'六个碱基序列组成的[5]。
第一个谜底揭开了，哦，重复序列，端粒DNA果然特殊。
序列本身隐隐暗示着解决染色体末端的隐缩问题和保护问题的机制。
1980年，当Liz女士在会议上报告她的这一发现的时候，引起了Jack Szostak 的极大兴趣。
他那时候试图在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中建构人工线性染色体，让它能够在细胞中像自然染色体一样复制。
但是当环状质粒线性化转入酵母细胞后，它很快地被降解掉。
它的降解是不是因为它的末端没有端粒保护呢？端粒序列的发现让Jack Szostak有机会把线性质粒末端连接上四膜虫的端粒DNA，然后再导入酵母细胞。
奇迹发生了，线性质粒不再降解，它可以在细胞内复制，人工染色体的想法实现了！[6] and 值得一提的是，人工染色体的实现当初也许仅仅是满足人们的异想天开，但它实际上使DNA的大片段克隆成为可能，后来为人类基因组测序的工作立下了汗马功劳。
这也是Jack Szostak共同获得诺贝尔奖的重要原因。
1984年，Liz实验室通过将酵母端粒克隆到线性人工染色体的方法，发现酵母的端粒序列是由不太规则的TG1-3/C1-3A重复序列组成的[6,7]。
端粒复制的两个假说以及端粒酶活性的发现在1984年报道酵母端粒序列的同一篇文章中，Liz实验室发现了一个有趣的现象：带着四膜虫端粒DNA的人工染色体导入到酵母后，被加上了酵母的端粒而不是四膜虫的端粒序列[7]。
由于端粒是由重复序列组成的，当时人们普遍猜想同源重组是延伸端粒补偿染色体末端隐缩的机制。
但是同源重组只能复制出更多本身的序列，为什么在四膜虫端粒上加的是酵母的端粒序列而不是四膜虫端粒本身的序列呢？这个现象同源重组是无力解释的。
也许，可能，酵母中存在专门的 "酶"来复制端粒DNA。
究竟是重组还是全新的酶？为了厘清这两个假说，Liz意识到最重要的是找到这个"酶"。
如前所述，在四膜虫接合细胞的大核发育过程中，大核产生了非常丰富的小染色体，每一个小染色体都被从头加上了端粒。
可以推测，如果"酶"的假说成立，此时细胞内的"酶"活性应该是非常高的。
1984年，Carol女士作为博士生加盟了Liz实验室。
她们俩精心讨论设计实验，用四膜虫的核抽提液与体外的端粒DNA进行温育，试图在体外检测到这个"酶"活性，看到端粒的延伸。
经过不断优化条件，尤其是把底物换成体外合成的高浓度的端粒DNA后，同年的圣诞节，勤奋的Carol同学打开暗盒曝光x光片，终于清楚地看到了"酶"活性。
在测序胶的同位素曝光片上，端粒底物明显被从新加上了DNA碱基，而且每六个碱基形成一条很深的带，与四膜虫端粒重复基本单位为六个碱基正好吻合[8]。
这种酶活性不依赖于DNA模板，只对四膜虫和酵母的端粒DNA进行延伸，而对随机序列的DNA底物不延伸；并且该活性不依赖于DNA聚合酶[8]。
由于同源重组对序列没有特异性的要求并且依赖于DNA聚合酶的活性，至此，她们澄清了这两种假说，证明了有一种"酶"来延伸端粒DNA。
这种酶后来被命名为"端粒酶"（telomerase）。
端粒酶RNA亚基的发现紧接着她们开始对端粒酶活性进一步定性。
此时Tom Cech（因为发现RNA可以有催化酶活性获得诺奖）正好访问Liz的实验室，她/他们一起做了个简单的实验，就是用RNA酶处理样品，降解样品的RNA，看看端粒酶活性是否受到影响。
结果是酶活性竟然消失了，端粒酶活性依赖于RNA[9,10]。