端粒和端粒酶的发现历程资料
端粒和端粒酶的发现及其生物学意义
端粒和端粒酶的发现及其生物学意义端粒和端粒酶是细胞生物学中一个重要的发现，它们的存在对于细胞的生命活动和分裂有着至关重要的作用。
本文将介绍端粒和端粒酶的发现过程，以及它们在细胞生物学中的重要作用。
一、端粒的发现1940年代初期，生物学家Hermann Muller发现了X射线可以导致果蝇基因突变，从而引发了对DNA的研究。
在此之后，科学家们开始研究DNA的结构和功能，他们发现DNA是由四种碱基组成的，即腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
然而，随着研究的深入，科学家们发现，在DNA的两端存在着一种特殊的序列，这种序列被称为端粒。
端粒是由一种叫做“重复序列”的DNA组成的，这种DNA序列在不同物种之间有所不同，但它们都具有重复的结构。
在人类中，端粒由TTAGGG序列组成，这个序列在人类基因组中重复了数千次。
二、端粒酶的发现在研究端粒的过程中，科学家们发现，端粒在细胞分裂过程中会逐渐缩短，当端粒缩短到一定程度时，细胞就会停止分裂。
这个现象被称为“Hayflick极限”，它是由于DNA的缩短导致的。
然而，当科学家们研究端粒的缩短机制时，他们发现，端粒缩短的速度并不是恒定的，而是与一种叫做“端粒酶”的酶密切相关。
端粒酶是一种由蛋白质和RNA组成的复合物，它能够将端粒的缩短速度减缓，从而延长细胞的寿命。
端粒酶能够在细胞分裂过程中向DNA的末端添加一些新的端粒序列，从而防止端粒的缩短。
三、端粒和端粒酶的生物学意义端粒和端粒酶的发现对于细胞生物学的研究有着重要的意义。
首先，它们的存在解释了为什么细胞会随着时间的推移而老化。
由于端粒的缩短和端粒酶的缺失，细胞分裂的次数受到了限制，从而导致细胞的寿命变短。
其次，端粒和端粒酶的研究还有助于理解癌症的发生。
癌症细胞具有无限制的增殖能力，这是由于它们能够通过某些机制维持端粒的长度，从而避免了端粒缩短所导致的细胞停止分裂的现象。
此外，端粒和端粒酶的研究还有助于开发抗衰老和抗癌的药物。
端粒端粒酶和肿瘤-精选文档
端粒酶与肿瘤治疗（2）
端粒酶抑制剂治疗肿瘤的特点：
特异性、广谱性
目前这类研究已引起关注，尚有许多问题须解决 ？必须确定哪种正常细胞产生端粒酶，同时还必须评 估端粒酶对于这些细胞的重要性。 ？证明端粒酶的抑制剂是否能够如预期的那样破坏端 粒酶阳性的肿瘤。
端粒酶与肿瘤治疗（3）
？ 为了研究开发抑制人体内端粒酶的药物，还必 须弄清楚这种酶究竟如何发挥功能，怎样结合到
此外，端粒的长短还和细胞分化程度相关，分化程度越高，
端粒DNA越短。如人胚细胞端粒平均长度10kb，人精细胞9kb， 而一般正常体细胞只有4kb
端粒、端粒酶与肿瘤 （1）
许多研究表明，在基因突变、肿瘤形成时，
端粒可表现出缺失、融合和序列缩短等异常 现象。 B细胞淋巴样白血病端粒融合易位型染色体
端粒与端粒酶-----端粒的概念
端粒（telomere）
是真核生物染色体线性 DNA分子末端的特殊结构，对 维持染色体稳定性和DNA完整 复制具有重要作用 。
端粒与端粒酶-----端粒的发现
20世纪30年代末：Mü ller首先提出了“端粒” 概 念
20世纪70年代: Olovnikov 提出染色体分子末端的 丢失 细胞退出细胞增殖 1978年Blackbum,et al. 发现四膜虫端粒分子末端 是重复 串联的5’ GGGGTT 3’ DNA简单序列 1985年Gueider,et al. 发现端粒酶
人的模板区序列：
5，CUAACCCUAAC-3，
模板区
与端粒的末端结合定
延伸复制的模板
端粒与端粒酶-----端粒酶的结构
发现四膜虫端粒酶是一种RNA-蛋白质复 合物（RNP结构），分子质量在200kd500kd，对RNA酶极为敏感，端粒酶内的 RNA和蛋白质对其活性似乎都是必需的
端粒和端粒酶的发现历程
端粒和端粒酶的发现历程廖新化引言2009年诺贝尔生理学或医学奖授予了UCSF（加州大学旧金山分校）的Elizabeth Blackburn （简称Liz），Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学）的Carol Greider（简称Carol），以及Howard Medical School（哈佛医学院）的Jack Szostak。
诺贝尔奖主页上介绍她/他们获奖的原因是揭示了“how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase”（染色体是如何被端粒和端粒酶保护的）。
端粒和端粒酶的研究进程中贯穿着“发现现象/问题”-“提出概念/模型”-“实验验证”的思路，整个过程就像相继解开一个个puzzle（智力谜团）一样有趣，充满了思想的光辉。
重现这个思路对科学工作者是有启发意义的。
本文也提供了一个很好的科学问题推演的教学案例。
染色体末端的两个难题以及端粒的概念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1，简化的示意图，实际上染色体的DNA双链末端不会是平的）。
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[1]。
端粒和端粒酶的发现历程资料
资料1解读诺贝尔医学奖：什么是端粒和端粒酶近日，诺贝尔基金会宣布，将2009年诺贝尔生理学或医学奖授予因发现端粒和端粒酶如何保护染色体的三位学者。
什么是端粒和端粒酶呢？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，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而得名。
在某些情况下，染色体可以断裂，这时，染色体断端之间会发生融合，或者断端被酶降解。
但正常染色体不会整体地互相融合，也不会在末端出现遗传信息的丢失(被降解之类)。
可见端粒在维持染色体和DNA复制的完整性有重要作用。
真核生物双螺旋DNA双链复制时，会有一小段DNA引物连接在复制的起始部位，在合成酶的作用下，在引物后依次连接上A、T、C、G(脱氧核苷)，形成新的DNA链。
复制完成后，最早出现的起始端引物会被降解，留下的空隙没法填补，这样细胞染色体DNA将面临复制一次就缩短一些的问题。
这种缩短的情况在某些低等生物的特殊生活条件下可以观察到，但却是特例。
事实上，染色体虽经多次复制，却不会越来越短。
早期的研究者们曾假定有一种过渡性的环状结构来帮助染色体末端复制的完成，但后来却一直未能证实这种环状结构的存在。
20世纪80年代中期，科学家们发现了端粒酶。
当DNA复制终止时，端粒酶的作用下，通过端粒的依赖模版的复制，可以补偿由去除引物引起的末端缩短，因此在端粒的保持过程中，端粒酶至关重要。
随着细胞分裂次数的增加，端粒的长度是在逐渐缩短的，当端粒变得不能再短时，细胞不再分裂，而会死亡。
并且发现，体细胞端粒长度大大短于生殖细胞，胚胎细胞的端粒也长于成年细胞。
科学家发现，至少可以认为在细胞水平的老化，和端粒酶的活性下降有关。
因此，有人希望能把端粒酶注入衰老细胞中，延长端粒长度，使细胞年轻化，或者是给老人注射类似端粒酶的制剂，延长老者的端粒长度，达到返老还童的目的。
但生物整体的老化，是一个非常复杂的问题，端粒的长度只是决定衰老的一个因素，因此端粒酶抗衰老，目前只具理论价值，连动物实验都很少，更别说应用于人了。
端粒、 端粒酶的研究进展
况下，端粒作为细胞“分裂时钟”能缩短，最终导 致细胞脱离细胞周期。
端粒酶（telomerase）催化端粒合成，是一种逆转 录酶，能以自身的RNA为模板，反向合成— TTAGGG—，不断地加在DNA未端，肿瘤细胞能够不 断地分裂增生，“端粒酶—RNA”结构的存在是先决条 件。
随着每次细胞分裂，染色体末端逐渐缩短，细
胞进入不可逆的抑制状态，直至细胞衰老，此过程 即称为复制性衰老。人类体细胞遵循这个规则从细 胞出生到衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂后定 有其它机制保持单细胞生物传代存活，生殖细胞亦 如此，这些细胞怎样保持细胞具有继续分裂或长期 分裂的能力呢？科学家们发现端粒确实随着每次分 裂而缩短，但也会被新合成的端粒片断再延长。科 学家们怀疑，可能尚有末被发现的酶，该酶具有标 准的DNA多聚酶所不具备的功能，能使已缩短的端 粒延长，使科学家们兴奋的是到1985年首先在四膜 虫中证实了这种能使端粒延长的酶—端粒酶的存在。
体细胞的端粒有限长度（telomere restriction fragments TRFS）大多数明显短于生殖细胞，青年 人的TRFs又显著长于年长者，提示TRFs随着细胞 分裂或衰老，在不断变短，主要是由于DNA聚合酶 不能完成复制成线性DNA末端所致。缺少端粒的染 色体不能稳定存在，这是因为端粒DNA与结构蛋白 形成的复合物如同染色体的一顶“帽子”，它既可
端粒、 端粒酶的研究进展
早在30年代，两名遗传学家Muller和Mcclintock
分别在不同的实验室用不同的生物做实验发现染色 体末端结构对保持染色体的稳定十分重要，Muller 将这一结构命名为端粒（telomere）。直到1985年 Greider等从四膜虫中真正证实了端粒的结构为极 简单的6个核苷酸TTAGGG序列的多次重复后发现 了端粒酶(telomerase TRAP-eze) 。
端粒酶的发现
端粒酶的发现引言1990年代初，科学家们发现了一个被称为端粒酶的重要酶类。
端粒酶在染色体末端的保护中扮演着至关重要的角色。
本文将介绍端粒酶的发现过程以及对生命科学领域的重要意义。
端粒酶的发现历程1.端粒酶的初步研究端粒酶的存在最早可以追溯到上世纪60年代，当时研究人员注意到在细菌中有一种酶能够将DNA的末端连接起来。
这项研究启发了科学家们对细胞中类似功能酶的寻找。
2.端粒酶在真核生物中的发现在20世纪80年代，研究人员开始研究类似的酶是否存在于真核生物中。
通过一系列实验，他们成功地从酵母中分离出一种能够在DNA末端合成端粒的酶，这就是后来被称为端粒酶的酶。
这项重要发现为进一步研究端粒酶的功能奠定了基础。
3.端粒酶的结构研究在端粒酶的发现后不久，科学家们开始对其结构进行研究。
通过X射线结晶学等手段，研究人员解析了端粒酶的结构，发现它由多个亚基组成，并具有复杂的空间构型。
4.端粒酶的功能研究随着对端粒酶的结构认识的加深，科学家们开始研究端粒酶的功能。
他们发现，端粒酶能够在每一次细胞分裂中保护染色体的末端，并防止其在重复分裂中逐渐缩短。
这使得细胞能够维持较长的染色体长度，从而延长了细胞的寿命。
端粒酶的意义和应用1.端粒酶在衰老和癌症中的作用人体细胞在不断分裂和复制的过程中，染色体的末端会逐渐缩短。
当染色体末端变得过短时，会出现衰老和疾病的现象。
而端粒酶的发现为研究和治疗衰老和癌症提供了新的方向。
2.端粒酶在药物开发中的应用研究端粒酶的功能和作用机制，有助于科学家们寻找新的药物开发靶点。
一些药物已经在实验中被发现能够调节端粒酶的活性，对于癌症等疾病的治疗具有潜在的疗效。
3.端粒酶在基因编辑中的应用近年来兴起的基因编辑技术如CRISPR-Cas9，也借鉴了端粒酶的原理。
科学家们通过引入端粒酶的功能模块，使得基因编辑技术能够更精确地定位到染色体的末端，增加编辑效率和准确性。
结论端粒酶的发现为我们对细胞和遗传学的理解提供了重要的突破。
端粒综述
摘要端粒是真核生物染色体末端的一种特殊结构，对于维持染色体稳定性具有十分重要的意义．端粒长度的维持则需要端粒酶催化完成，端粒的长短和端粒酶的功能异常与细胞衰老和癌变有密切关联。
关键词端粒端粒酶抗衰老对于真核生物而言．一个细胞核内往往存在多条染色体．而每条染色体末端都存在一个特殊结构——端粒( t e l o me r e s ) ．该结构对于防止不同染色体之间末端的融合和维持染色体的完整性具有十分重要的意义．一些研究还发现端粒长度与衰老和癌症存在密切关系．成为当前生命科学领域的研究热点之一。
一、端粒与端粒酶的研究历史早在2 0世纪3 O年代，缪勒( He r ma n n Mu l l e r1 9 4 6年的诺贝尔生理或医学奖获得者) 发现被x线打断的果蝇染色体末端极不稳定，因而提出染色体末端结构可能是为了维持染色体的稳定性和完整性，并将希腊文末端( t e l o ) 和部分( me r o s ) 组成一词将其命名为端粒( t e l o me r e ) （1）．Mu l l e r H J ．Th e r e ma k i n g o f c h r o mo s o me s { J ]Co l l e c t i n g Ne t ，1 93 8，1 3：1 81 —19 8 ．．几乎在同一时期，麦克林托克女士( B a r b a r a Mc Cl i n t o c k，因为发现玉米的转座子获得 1 9 8 3年的诺贝尔生理或医学奖) 在研究玉米的染色体时也发现断裂染色体的末端处经常发生随机的相互粘连和融合而改变染色体的结构，但染色体的天然末端却从不与其他断裂处连接，染色体彼此之间的末端也不会相互连接（2）[3 ] Mc C l i n t o c k B ．T h e s t a b i l i t y o f b r o k e n e n d s o f c h r o mo s o me s i n z e a na y s [ J ] ．Ge n e t i c s，1 9 4 1，2 6 ( 2)：23 4 —2 82在学术会议上相识后，布莱克本与绍斯塔克合作进行了一个大胆的但又似乎很怪异的实验实验的结果十分令人惊喜，线性质粒能够在酵母细胞内稳定地复制[ 7 ] ．测序发现酵母的端粒序列为不太规则的TGGG重复序列组成【8 ] ．随后人们发现端粒序列不管是在单细胞生物，还是在高等植物和动物中都表现出保守性，序列长度和序列组成在各物种间还存在差异，如人的端粒序列为TTAGGG[ 9 ] Z a k i a n V A．T e l o me r e s ：b e gi n n i n g t o u n d e r s t a n d t h e e n d ．S c i e n c e [ J ] ．1 9 9 5 ，2 7 0 ( 5 24 2 ) ：1 6 0 1 —1 6 0 7 ．[10 ] Mo r i n G B ．Th e h u ma n t e l o me r e t e r mi n a l t r a n s —f e r a s e e nz yme i s a r | b 0n uc l e opr ot e i n t ha t s yn t he s i z e s TTAGGG r e p e a t s [ J ] ．C e l l ，1 9 8 9，5 9 ( 3 ) ：5 2 1 —5 2 9通过进一步研究，布莱克本和绍斯塔克很自然地推测可能存在一种末端转移酶来把重复序列添加到端粒的末端．1 9 8 4年，格雷德作为布莱克本的博士生进入其课题．经过精心细致的实验和反复的确认，他们利用四膜虫的核抽提液在体外实验中检测到末端转移酶的活性，[ 1 1 ] G r e i d e r C W，B l a c k b u r n E H．I d e n t i f i c a t i o n o f as p e c i f i c t e l ome r e t e r mi n al t r a ns f e r a s e a c t i v i t y i nTe t r a h y me n a e x t r a c t s [ J ] ．C e l l ，1 9 8 5 ，4 3 ( 2 Pt 1 )：4 05 —41 3 ．随后他们把这种酶正式命名为“端粒酶”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D N A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。
第八讲 端粒和端粒酶
2008年美国科学家利用X射线结晶学方法，揭示 了端粒酶（Telomerase）关键部位的三维结构图
端粒酶结构示意图。蛋白质（绿色） 与RNA（浅褐色）及DNA（紫色） 联合在一起。
第八讲 端粒与端粒酶
沈晗
一、端粒概念的提出
线性DNA复制过程中会出现一个问题，复制结束时，随从链的5’ 末端的RNA引物会被细胞中的RNA酶所降解，因为缺乏3’-OH， 缺口不能被补上，所以每复制一轮，RNA引物降解后新生成的5’ 末端都将缩短一个RNA引物的长度 ，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 ！
真核细胞染色体末端会随着细胞分裂而缩短，这个缩 短的端粒再传给子细胞后，随细胞的再次分裂进一步 缩短。随着每次细胞分裂，染色体末端逐渐缩短，直 至细胞衰老。人类体细胞遵循这个规则从细胞出生到 衰老，单细胞生物遵循这个规则分裂后定有其它机制 保持单细胞生物传代存活，生殖细胞亦如此。
荧光原位杂交显示端粒和端粒 DNA序列
电镜下的端粒T环结构
大多数有机体的端粒DNA由非常短而且数目精确的串 联重复DNA排列而成，富含鸟嘌呤，人类及其它脊椎 动物染色体端粒的结构是5′TTAGGG3′的重复序列, 长 约15kb。体细胞的端粒有限长度大多数明显短于生殖 细胞，青年人的TRFs又显著长于年长者，提示TRFs随 着细胞分裂或衰老，在不断变短，主要是由于DNA聚 合酶不能完成复制成线性DNA末端所致。
1984年，布莱克本的实验室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。
染色体的保护者——端粒与端粒酶
研究论文H A I X I A K E X U E年第3期（总第3期）3海峡科学染色体的保护者—端粒与端粒酶福建教育学院理科研修部郑俊敏[摘要]端粒是位于染色体末端、能保护染色体不被降解的特殊结构。
端粒酶则是能合成端粒D N A 的酶，使得端粒的长度和结构得以稳定。
端粒和端粒酶的发现推动了科学家对人类衰老和肿瘤发生机制的研究，有助于相关疾病的预防和治疗。
文章对端粒和端粒酶的发现过程、其主要结构和功能、以及与相关疾病的预防和治疗作了简要介绍。
[关键词]端粒端粒酶结构功能2009年10月5日，瑞典皇家科学院将诺贝尔生理学或医学奖授予了3位美国科学家：伊丽莎白布莱克本（Elizabeth H.Blackburn ），卡萝尔格雷德（Carol W.Greider ）和杰克绍斯塔克（Jack W.Sz ostak ）。
诺贝尔奖主页上介绍他们获奖的原因是揭示了“染色体是如何被端粒和端粒酶保护的”。
端粒是一种在染色体末端部分的一个帽子样的特殊结构（图1），其主要作用是使染色体不被降解。
端粒酶则是帮助端粒合成的分子，它维持着端粒的长度和结构的稳定，从而保护染色体。
绝大多数成体细胞缺乏端粒酶，导致端粒保护染色体的功能逐渐丧失，这被认为是决定细胞寿命的一个重要因素〔1〕。
而在一些细胞中，如胚胎干细胞和癌细胞，端粒酶的活性高度表达，使得这些细胞不断分裂却不会遭受染色体损伤，延迟了衰老〔2〕。
同时，一些遗传病也是由于端粒酶活性的缺失而导致的。
正是由于这三位科学家开创性的工作，向人们揭开了端粒和端粒的神秘面纱，并了解了它们与人体衰老和许多疾病的关系。
而整个端粒和端粒酶的研究进程就像相继解开一个个智力谜团一样有趣，充满了思想的光辉。
重现这个思路对广大教师和学生都是有启发意义的。
本文也提供了一个很好的科学问题推演的教学案例。
图1端粒及其基本结构1端粒和端粒酶的发现染色体末端对于染色体稳定性的重要作用，最早是在上世纪30年代，Barbara M clintock （因为发现玉米的转座子获得诺奖）和Hermann M uller （因为发明用X 射线突变基因而获得诺奖）在对玉米和果蝇的研究中提出来的〔3，4〕。
端粒和端粒酶
端粒和端粒酶09级食品科学与工程郭晓敏学号：170112009012一、端粒（一）端粒的发现1938年两位卓越的遗传学家Mc．Clintock和Muller分别以玉米、果蝇为材料发现经过各种途径损伤后所断裂的染色体很不稳定，容易降解，断口具有“粘性”，彼此之间很容易相互粘连而造成染色体易位、倒位、缺失、双着丝点等类型的染色体畸变。
而染色体的天然末段似乎从不与其它断口连接，也不彼此连接，这是因为染色体天然末端有类似“帽子”的结构，虽不含功能基因，但具有维持染色体稳定性的功能。
据此，Muller提出了“端粒”(telomere)这个术语。
（二）端粒的结构端粒( telomere) 是保护真核细胞染色体末端并维持其完整的特殊的DNA／蛋白质复合物，它像“帽子”一样扣在染色体的两端。
1.端粒DM的结构端粒DNA由两条长短不同的DNA链构成，一条富含G，另一条富含C。
富含G的那条链5’一3’指向染色体末端，此链比富含c的链在其3’末端尾处可多出12～16个核苷酸的长度，即3’悬挂链,一定条件下能形成一个大的具有规律性很高的鸟嘌呤四联体结构，此结构是通过单链之间或单链内对应的G残基之间形成H00gsteen碱基配对,从而使4段富含G的链旋聚成一段的四链体DNA。
也有人认为，端粒G链序列可以形成稳定的发卡结构，它和四联体结构都被认为与端粒DNA的保护功能有关.2. 端粒结合蛋白的结构端粒结合蛋白包括端粒酶、保卫蛋白复合体( sheherin) 和非保卫蛋白。
保卫蛋白复合体由端粒重复序列结合因子l(TRFl),端粒重复序列结合因子(TRF2)。
端粒保卫蛋白1( P0rrl)，TRFl相互作用核蛋白(TIN2),TIN2相互作用蛋白l（TINTl )及阻抑和活化蛋白1趣印1)组成，各分布在染色体端粒上，能保持端粒结构的相对稳定。
非保卫蛋白有DNA修复蛋白RADSO,NBSl ,胍E11，Ku86和DNAPKcs等,各分布不局限在端粒上。
端粒和端粒酶
（一种有纤毛的单细胞池糖微生物）进一步揭示了这一端粒的 初步结构,发现它是由几个核苷酸（富含G）组成的DNA重复 片断，重复的次数由几十到数千不等。
3、1972年，Watson发现了一个问题：他发现模板（template） 和引物（primer）的存在，而且只能从5`到3`端方面合成。 这样，在引物被去除之后，细胞每分裂一次，在新合成的
因为端粒长度的缩短而导致细胞分裂的停止的机制尚不清楚， 目前有三种理论： 1. 第一种认为不断缩短的端粒最终将会影响到邻近的基因。 2. 第二种认为端粒DNA的完全丢失将会产生损伤的信号，这将会 激活P53。 3. 第三种认为不是损伤的信号，而是缩短了的端粒本身激活了 P53。
二、端粒酶
1、概念： 端粒酶是一种RNA与蛋白的复合体，
它以自身RNA上的一个片段为模板通过逆 转录合成端粒重复序列，并通过一种RNA 依赖性聚合酶（如逆转录酶）机制加到染 色体3’末端以延伸端粒。 2、组成：RNA（作为模板）
蛋白质（反转录酶）
3、作用机制： 在端粒DNA的复制时，端粒酶既有
模板，又有逆转录酶这两方面的作用。其 与端粒3´端结合后，以其RNA为模板， 经
➢ 端粒酶可以延长正常细胞的生命周期并且加速人类干 细胞复制的能力： 正常的细胞在其生命周期中只能分裂60-100次，而端 粒酶可以促进这个能力，显著的延缓衰老的进程。
➢ 端粒酶活动受细胞类型的特异性调节 端粒酶在体细胞中很少表达，但在骨髓、肿瘤细胞、 外周血白细胞如部分粒细胞、T细胞、单核细胞/B细胞 和精子细胞这些高增殖的细胞中却相当活跃。
DNA互补链的5`端必将留下一个小空缺（一段端粒）。（见 图1）这就不能解释DNA从头（denovo）合成的问题。这样， 细胞染色体长度会越来越短，稳定性越来越差，直至最终细
端粒酶组成
端粒酶组成端粒酶，也称为端粒末端转移酶，是一种能够维持染色体稳定性的酶类物质。
它在细胞分裂过程中起着重要的作用，可以防止染色体末端的损耗和退化。
本文将从端粒酶的发现历程、结构和功能、与衰老和癌症的关系等方面进行介绍。
一、端粒酶的发现历程端粒酶的发现可以追溯到20世纪60年代，当时科学家在研究原核细胞的DNA复制机制时，发现线虫中染色体末端有一种特殊的序列重复出现，这些重复序列被称为端粒。
随后的研究揭示了端粒与染色体的稳定性之间的关系，并发现了一种能够在端粒上添加DNA序列的酶，即端粒酶。
二、端粒酶的结构和功能端粒酶主要由两部分组成：一个蛋白质亚基和一个RNA亚基。
蛋白质亚基负责酶的催化活性，而RNA亚基则是酶的模板，用于合成端粒DNA序列。
端粒酶的主要功能是在每次细胞分裂时，通过添加端粒DNA序列来延长染色体的末端，从而保护染色体不受损伤和退化。
三、端粒酶与衰老的关系随着细胞的分裂，端粒的长度会逐渐缩短，当端粒长度达到一定程度时，细胞进入衰老状态。
这是因为端粒长度的缩短会导致染色体末端的损耗，从而触发细胞凋亡或进入细胞周期停滞。
研究表明，端粒酶可以延长端粒长度，从而延缓细胞衰老的过程。
四、端粒酶与癌症的关系与正常细胞不同，癌细胞中的端粒酶活性往往较高，这使得癌细胞能够不受限制地进行无限制的分裂。
因此，端粒酶被认为是癌细胞的一个重要靶点。
近年来的研究表明，通过抑制端粒酶的活性，可以抑制癌细胞的生长和增殖，为癌症的治疗提供了新的思路和方法。
端粒酶作为一个重要的酶类物质，在维持染色体稳定性、延缓细胞衰老和抑制癌细胞生长方面发挥着重要的作用。
对端粒酶的研究不仅有助于深入理解细胞生物学的基本原理，还为相关疾病的治疗提供了新的思路和方法。
随着对端粒酶的研究深入和技术的不断进步，相信端粒酶在医学和生命科学领域的应用将会得到进一步拓展，为人类健康的发展做出更大的贡献。
端粒和端粒酶的发现及其生物学意义
端粒和端粒酶是细胞生物学领域的两大热点话题。
本文将从发现历史、结构特点、功能和生物学意义等方面介绍端粒和端粒酶。
第一段：发现历史端粒是位于染色体末端的DNA序列，其命名源于希腊语的“telos”意为“末端”。
20世纪初，科学家观察到细胞的染色体在每次分裂后末端会缩短，这种细胞自我凋亡的现象被称为“Hayflick极限”。
1980年代，美国科学家Elizabeth Blackburn和Carol Greider运用基因重组技术，发现端粒中有一种叫做“端粒酶”的酶类物质，才揭示了端粒缩短的原因。
第二段：结构特点端粒由DNA序列和蛋白质组成。
DNA序列为TTAGGG的六碱基序列，长度在3000-15000碱基对之间，不同物种的端粒长度也有差异。
端粒蛋白质主要有三类，即端粒结合蛋白（TRF1、TRF2等）、TIN2和POT1等。
如此复杂的结构的作用是为了维护染色体的完整性和稳定性，同时也起到保护基因免遭外在威胁的作用。
第三段：功能端粒和端粒酶的主要作用是维持染色体末端的长度，保护基因避免缩短和脱落。
端粒酶可以在染色体末端补充缺失的序列，避免端粒的缩短和染色体末端的无序化。
当端粒长度缩短到一定程度时，细胞就不能进行正常的分裂，这种现象叫做克隆老化。
而端粒酶也被认为可能是癌症治疗的靶点之一。
第四段：生物学意义端粒和端粒酶的发现对于生物学研究有重要意义。
首先，它揭示了染色体末端的保护机制，对于防止某些疾病的发生具有重要意义。
其次，端粒和端粒酶可作为癌症的诊断和治疗靶点。
最后，它对于解释克隆老化现象的发生机制和危害等方面的探究也有很大的科学价值。
第五段：结论综上所述，端粒和端粒酶是细胞生物学研究的热点话题，具有很高的科学价值和应用前景。
希望在未来的研究中，能够深入探究其生物学意义，并为癌症的治疗、生物老化等方面的研究提供有力支持。
端粒
端粒结合蛋白端粒结合蛋白可能通过调节端粒酶的活性来调节端粒长度，进而控制细胞的衰老、永生化和癌变.：本文提到的端粒和端粒酶发现大事记1938年，Hermann Muller注意到染色体末端的特殊性并提出端粒的概念1939年，Barbara McClintock发现玉米细胞的染色体断裂末端容易融合1972年，James Watson提出染色体复制的末端隐缩问题1978年，报道四膜虫的端粒序列1982年，端粒的发现导致人工染色体的发明1984年，报道酵母的端粒序列1985年，报道四膜虫的端粒酶活性1989年，报道四膜虫端粒酶的RNA亚基1994年，报道酵母端粒酶的RNA亚基1995年，报道酵母端粒酶活性1996年，纯化了四膜虫端粒酶的催化亚基遗传筛选到酵母端粒酶的催化亚基1997年，证明了四膜虫和酵母端粒酶的催化亚基，端粒DNA的延伸是通过“酶”来完成的，否定了同源重组的假说。
这种酶后来被命名为“端粒酶”(telomerase)。
1989年，Jack W．Szostak实验室利用一系歹『J遗传学筛选方法，在酵母中找到了邱r 1基因。
这个基因突变会导致细胞分裂过程中端粒序列不断缩短。
染色体缺失频率增加，最终出现细胞衰老和死亡的表型㈣。
同时．Elizabeth H．Blackburn实验室在四膜虫上发现一个突变会引起相似的表型，这说明端粒可能在维持基因组稳定性和细胞增殖方面发挥着重要作用旧。
此后，多个实验室参与到端粒酶蛋白亚基的寻找丁。
1989年，CamlW．Greider通过跟踪端粒酶活性．用柱子纯化并成功克隆了四膜虫端粒酶RNA．发现其中一段RNA序列为C从CCC．CAA．正好与四膜虫的端粒DNA序列互补，端粒酶可能是利用这段序列作为模板复制端粒DNN切。
之后，Elizabeth H．Blackburn研究小组发现，将这一RNA序列进行突变后会直接导致端粒序列的相应改变118I。
这证明端粒酶RNA组分作为模板存在于端粒酶复合体中。
端粒与端粒酶
端粒与端粒酶
2009年度诺贝尔生理学或医学奖授予伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克三位美国科学家，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。
在染色体的末端部分有一个像帽子一样的特殊结构，这就是端粒，布莱克本和绍斯塔克发现端粒的一段特殊DNA序列能使染色体不被降解，而格雷德和布莱克本则找到了帮助端粒合成的分子——端粒酶。
1984年，布莱克本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。
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？难道酵母中存在专门的“酶”来复制端粒DNA？随后，布莱克本实验室用四膜虫的核抽提液与体外的端粒DNA进行温育，证明确实存在一种“酶”能延伸端粒DNA，这种酶后来被命名为“端粒酶”。
端粒酶通过引物特异识别位点，以自身RNA为模板，在染色体末端合成端粒DNA，使端粒得以延长。
他们的发现阐明了端粒酶的作用——使端粒的长度和结构得以稳定，从而保护染色体。
细胞随着端粒的变短而衰老，而当端粒酶的活性足以维护端粒的长度时，细胞将会延迟衰老。
在癌细胞得到永生性这一过程中，端粒酶的激活起了非常重要的作用。
相反，一些遗传病正是由于端粒酶的活性缺陷最终导致细胞的损伤。
正是由于三位科学家的开创性工作让人们知道端粒和端粒酶不仅与染色体的特质和稳定性密切相关，而且还涉及细胞的衰老与损伤、癌症的发生等方面。
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资料1解读诺贝尔医学奖：什么是端粒和端粒酶近日，诺贝尔基金会宣布，将2009年诺贝尔生理学或医学奖授予因发现端粒和端粒酶如何保护染色体的三位学者。
什么是端粒和端粒酶呢？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，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而得名。
在某些情况下，染色体可以断裂，这时，染色体断端之间会发生融合，或者断端被酶降解。
但正常染色体不会整体地互相融合，也不会在末端出现遗传信息的丢失(被降解之类)。
可见端粒在维持染色体和DNA复制的完整性有重要作用。
真核生物双螺旋DNA双链复制时，会有一小段DNA引物连接在复制的起始部位，在合成酶的作用下，在引物后依次连接上A、T、C、G(脱氧核苷)，形成新的DNA链。
复制完成后，最早出现的起始端引物会被降解，留下的空隙没法填补，这样细胞染色体DNA将面临复制一次就缩短一些的问题。
这种缩短的情况在某些低等生物的特殊生活条件下可以观察到，但却是特例。
事实上，染色体虽经多次复制，却不会越来越短。
早期的研究者们曾假定有一种过渡性的环状结构来帮助染色体末端复制的完成，但后来却一直未能证实这种环状结构的存在。
20世纪80年代中期，科学家们发现了端粒酶。
当DNA复制终止时，端粒酶的作用下，通过端粒的依赖模版的复制，可以补偿由去除引物引起的末端缩短，因此在端粒的保持过程中，端粒酶至关重要。
随着细胞分裂次数的增加，端粒的长度是在逐渐缩短的，当端粒变得不能再短时，细胞不再分裂，而会死亡。
并且发现，体细胞端粒长度大大短于生殖细胞，胚胎细胞的端粒也长于成年细胞。
科学家发现，至少可以认为在细胞水平的老化，和端粒酶的活性下降有关。
因此，有人希望能把端粒酶注入衰老细胞中，延长端粒长度，使细胞年轻化，或者是给老人注射类似端粒酶的制剂，延长老者的端粒长度，达到返老还童的目的。
但生物整体的老化，是一个非常复杂的问题，端粒的长度只是决定衰老的一个因素，因此端粒酶抗衰老，目前只具理论价值，连动物实验都很少，更别说应用于人了。
不过，端粒的缩短，的确和很多疾病有关。
许多研究发现，基因突变、肿瘤形成时，人体的端粒可表现出缺失、融合或序列缩短等现象。
而且，在一些癌症细胞中，端粒酶活性增高，它与端粒之间有某种联系，所以这些癌细胞可以分裂很多次。
某些特定的癌细胞，如果可以阻止端粒酶，端粒就会变短，癌细胞就会死亡。
所以深入研究端粒和端粒酶的变化，是目前肿瘤研究中的一个新领域。
资料2端粒和端粒酶的研究摘要：自端粒和端粒酶发现以来，就一直成为科技工作者的研究热点。
端粒具有保护染色体的功能，同时也是端粒酶的底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。
而端粒酶具有对端粒的延伸作用，使之处于一种不断伸缩的动态平衡中，端粒酶也可以修复断裂的染色体末端。
端粒和端粒酶的存在保证了染色体或基因组的稳定性，与细胞的正常分裂有关。
最近的研究表明端粒和端粒酶与人的衰老、癌症有重要关系。
关键词：端粒端粒酶衰老癌症2009 年10 月5 日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2009 年度诺贝尔生理学或医学奖(The Nobel Prize in Physiology or Medicine)授予3 位美国科学家伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth H.Blackburn)，卡萝尔·格雷德(Carol W. Greider)和杰克·绍斯塔克(Jack W. Szostak)，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。
Blackburn 和Szostak 发现端粒的一段特殊DNA 序列能使染色体不被降解[1]，而Greider 和Blackburn 则找到了帮助端粒合成的分子——端粒酶[2]。
最初端粒和端粒酶的研究只是为了解决染色体复制的难题，但随着研究的深入人们发现了端粒和端粒酶的其他作用——细胞随着端粒的变短而衰老，而当端粒酶的活性足以维护端粒的长度时，细胞将会延迟衰老；在癌细胞得到永生性这一过程中，端粒酶的激活起了非常重要的作用。
1 端粒和端粒酶的发现最早观察染色体末端的科学家始于19世纪末期，Rabl[3]在1885年注意到染色体上所有的末端都处于细胞核的一侧。
20世纪30年代，两个著名的遗传学家McClintock B [4]和Muller HJ [5]发现了染色体的末端可维持染色体的稳定性和完整性。
Muller将它定义为“telomere”。
James Watson[6]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。
30多年前，Hayflick[7]首次提出将体外培养的正常人成纤维细胞的“有限复制力”作为细胞衰老的表征。
在此过程中，细胞群中的大部分细胞经历了一定次数的分裂后便停止了，但它们并没有死亡，仍保持着代谢活性，只是在基因表达方式上有一定的改变。
于是Hayflick猜测细胞内有一个限制细胞分裂次数的“钟”，后来通过细胞核移植实验发现，这种“钟”在细胞核的染色体末端——端粒。
Blackburn和Gall[8]于1978年首次阐明了四膜虫rDNA分子的末端结构，他们发现这种rDNA每条链的末端均含有大量的重复片段，并且这些大量重复的片段多是由富含G、C的脱氧核苷酸形成的简单序列串联而成。
在1985年，CW.Greider和EH.Blackburn发现将一段单链的末端寡聚核苷酸加至四膜虫的提取物中后，端粒的长度延长了，这就说明了确实有这样的一种酶存在[2]，并将它命名为“端粒酶”（telomerase）。
之后，耶鲁大学Morin于1989年在人宫颈癌细胞中也发现了人端粒酶[9]。
2 端粒和端粒酶的结构与功能端粒是存在于真核生物线性染色体末端，由串联重复的短的dsDNA 序列及其相关的蛋白所组成的DNA 蛋白复合体。
dsDNA中的一条为富G 链，以5'→3' 指向染色体末端，比另一条互补链长8 ～12 个碱基。
端粒既有高度的保守性，又有种属特异性。
如四膜虫重复序列为GGGGTT，草履虫为TTGGGG，人为TTAGGG。
端粒具有两种相关蛋白，一为端粒结合蛋白（telomere binding proteins，TBP）是一类特异结合在端粒DNA 上的蛋白质，如发酵母中的蛋白质RAPI，哺乳类动物细胞中的蛋白质TRFI。
二为端粒相关蛋白（telomere associated proteins TAP），是一类与TBP 结合的蛋白质，如酿酒酵母中的SIR3/SIR4 和RIFI。
它们与端粒结合蛋白质结合，分别发挥建立端粒静止效应和调节端粒长度的作用。
端粒DNA 主要功能有：第一，保护染色体末端免于被化学修饰或被核酶降解；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。
众所周知，真核DNA是线性DNA，复制时由于模板DNA 起始端为RNA 引物先占据，新生链随之延伸；引物RNA 脱落后，其空缺处的模板DNA 无法再度复制成双链。
因此，每复制一次，末端DNA 就缩短若干个端粒重复序列，即出现真核细胞分裂中的“末端复制问题”。
当端粒缩短到一定程度时即引起细胞衰老，故端粒又称“细胞分裂计时器”。
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）。
端粒酶又称端粒末端转移酶（Telomerase），是一种逆转录酶，相对分子质量在200～500 ku，是由蛋白质和RNA 构成的核糖核蛋白体。
端粒酶由端粒酶成份(hTR)，催化亚单位(hTRT/hEST2)和端粒酶相关蛋白1(TEP1)3个亚单位组成，可调控端粒的复制，其中hTR充当模板，hTRT/hEST2是决定端粒酶活性的限速决定子。
TEP1可能是介导端粒酶与其他分子相互作用的调节亚单位[10]。
端粒酶具有对端粒的延伸作用，在没有端粒酶的细胞中，端粒会逐渐缩短直至损害基因；有端粒酶存在的细胞，则该酶会不断补充新的端粒，使之处于一种不断伸缩的动态平衡中。
正是端粒酶的存在维持了大多数组织的端粒长度，从而抵消了因细胞分裂而导致的端粒DNA 的消耗[11]。
端粒酶的另一个功能是修复断裂的染色体末端。
当断裂的染色体末端有富G、T DNA存在时，即使没有完整的端粒重复序列存在，它也能被端粒酶作为引物DNA并为之延伸端粒序列。
因修复断端免遭外切酶对染色体DNA的更多切割，端粒酶在某种意义上讲也维护了基因组的稳定性。
此外，在端粒合成中端粒酶还具有去除错配碱基的纠错作用，不仅可以除去错配碱基，还可除去延伸超过模板范围的碱基。
3 端粒、端粒酶与衰老衰老是生物在生命过程中整个机体形态、结构和功能逐渐衰退的综合现象。
关于衰老的学说有多种，其中端粒学说由Olovnikov[12]于1973年提出，认为在细胞分裂的过程中，端粒起缓冲作用，但是当端粒缩短到一定程度就会失去缓冲作用，从而导致细胞衰老。
Harley等[13]提出了较为完备的端粒——端粒酶假说，认为正常细胞的端粒缩短到一定程度时会启动终止细胞分裂的信号，使细胞进入第一危机期M1(crisis M1)并退出细胞周期而老化。
人体成纤维细胞染色体在复制过程中的极限现象（即Hayflick细胞分裂极限，一般低于50～60次）和染色体端粒不断地缩短的现象，染色体DNA 每复制一次，端粒就缩短一截，人体成纤维细胞端粒每年会缩短十几个碱基。
说明染色体末端重复序列TITFAGGG（端粒）在细胞衰老过程中特异地依赖DNA 复制而丢失。
当染色体端粒短到一定长度时，细胞的繁殖就不能再继续进行，细胞分裂次数便达到了极限进而导致细胞和整个生物体的死亡。
端粒及端粒酶涉及衰老最有力的证据是Bodnar[14]等证实的。
如果细胞试图要维持其正常分裂，那么就必须阻止端粒的进一步丢失，并且激活端粒酶。
Davis T等[15 ]研究发现，Werner 综合征患者的端粒长度与他们的衰老程度相对应，端粒越短，患者的衰老程度越严重。
如果增强Werner 综合征患者成纤维细胞的端粒酶活性，就可以延长细胞寿命，控制衰老的进程。
端粒长度以及端粒酶基因变异这两个原因将使人类的寿命更长。
正常体细胞中，随着细胞的不断分裂，染色体末端的端粒序列便会不断缩短，端粒长度的缩短可以激发细胞老化。
一种可能是染色体末端端粒DNA序列的丢失释放了端粒结合转录因子，该因子或者激活了衰老诱导基因，或者灭活了细胞周期进行所必需的某些基因。
另一种可能是端粒长度缩短诱导了DNA 损伤反应，导致细胞周期受阻，使细胞出现衰老。