端粒与端粒酶及作用机理的应用

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1、生物化学课程论文端粒与端粒酶及作用机理的应用周梓耘（生物技术10102117）内容摘要：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有特定的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发生融合，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。端粒酶是负责端粒延长的一种酶，可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端。对端粒和端粒酶的研究还加深了人们对衰老和癌症等重大生物医学问题的理解，也为人们寻找和设计药物或手段来延缓衰老和治疗疾病提供了契机。激活其活性，增加细胞分裂次数，从而延缓

2、衰老；抑制其活性，减少至抑制细胞分裂，从而治疗癌症。关键词：端粒；端粒酶；衰老；癌症一、端粒1、什么是端粒：端粒是真核细胞染色体末端由特定的DNA重复序列构成的特殊结构，位于线性染色体末端。端粒DNA包括非特异性DNA和由高度重复序列组成的特异DNA序列。通常是由富含鸟嘌呤核苷酸的短的串联重复序列组成，伸展到染色体的3'端。由于复制机制的不完整性，正常细胞线性DNA复制时5'末端消失，故细胞每分裂一次约丢失一个冈崎片断长度的DNA，即25-100对碱基，因此端粒会以一定的速度丢失。随着体细胞不断增殖

3、，端粒逐渐缩短，当端粒缩至一定程度时，细胞停止分裂，处于静止状态。因此，严重缩短的端粒是细胞老化的信号。故有人称端粒为正常细胞的“分裂钟”，端粒长短和稳定性决定了细胞寿命，并与细胞衰老和癌变密切相关。2、端粒的发现：5生物化学课程论文二十世纪三十年代，BarbavaMcClintock和HermannJ.Muller发现，染色体的末端有一种能稳定染色体结构和功能的特殊成分。如果缺少了这种成分，染色体之间就会互相粘连、出现结构的变化或其它错误的行为，以致影响到染色体的生存和正确复制，并进一步威胁到细胞

4、的存亡。于是从希腊文的"末端"（telos）和"部分"（meros）二词为这种特殊的成分创造了一个全新的术语"端粒"（telomere）。1、端粒的生物学功能：可保护染色体末端结构，维持染色体稳定，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，保护染色体结构基因DNA，调节正常细胞生长。二、端粒酶1、什么是端粒酶：端粒酶是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

5、用，端粒酶能延长缩短的端粒（缩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

6、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。2、端粒酶的发现：端粒酶是1985年Blackburn在四膜虫细胞核提取物中首先发现并纯化的。Blackburn实验室发现带着四膜虫端粒的人工线性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。当时人们普遍倾向于认为同源重组是端粒延伸的机制，但是同源重组无法回答以上的现象。一个更为合理的解释是：端粒的复制是由专门的酶来承担的

7、。Blackburn实验室从大核的裂解液中发现了能延伸体外合成的四膜虫端粒DNA的酶活性。这种酶活性不依赖于模板，因而命名为端粒末端转移酶活性，简称端粒酶。但很快他们又发现这种酶，其实是以RNA为模板合成出DNA的反转录酶。3、端粒酶的生物学功能：5生物化学课程论文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。端粒酶的活性在真核细胞中可检测到，端粒酶中含有RNA模板，其功能是合成染色体末端的端粒，使因每次细胞分裂而逐渐缩短的端粒长度得以补偿，进而稳定端粒长度。

8、三、端粒与端粒酶作用机理的应用1、延缓衰老：1.1端粒与衰老：端粒与细胞寿命的控制密切相关。人类端粒长度大约2-15kb，由于存在末端复制问题，DNA每复制1次，端粒DNA就会丢失50-200bp，随着细胞分裂次数的增加，端粒DNA也在进行性地缩短，当缩短到一定限度后，便不能维持染色体的稳定，使细胞失去了分裂增殖能力而衰老死亡，这种缩短就是衰老的标志。1973年Olovfnikov博士首次提出了端粒丢失与衰老关系的理论。他认为端粒的丢失可能是因为某种与端粒相关的基因发