染色体端粒和端粒酶

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1、张伟生命科学学院染色体端粒和端粒酶telomereandtelomerase1.日常生活中，人们提倡“节食增寿”，请问有什么科学道理？2.DNA末端复制问题产生的原因和解决办法？讨论DNA末端复制问题产生的原因一端粒和端粒酶的定义二端粒的结构和功能三端粒酶的结构和合成端粒的机制四端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老主要内容一端粒和端粒酶的定义（一）端粒（telomere）染色体末端由重复DNA序列和相关蛋白组成的特殊结构，具有稳定染色体结构和完整性的功能。一端粒和端粒酶的定义（二）端粒酶（telomerase）是核蛋白逆转录酶，以自身RNA为模板，

2、合成端粒DNA，将端粒DNA加至真核细胞染色体末端，为细胞持续分裂提供遗传基础。由于端粒和端粒酶与染色体保护、肿瘤发生、细胞衰老等现象密切相关，所以它成为科学家当前的研究热点。NobelPrizeinPhysiologyorMedicine2009发现了“端粒和端粒酶如何保护染色体的”ElizabethBlackburnCarolGreiderJackSzostakNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2009主要成就：他们共同解决了生物学的一个重大问题，即“在细胞分裂时染色体如何完整地自我复制以及染色体如何受到保

3、护以免于退化”。“这三位科学家向我们展示，解决办法存在于染色体末端——端粒，以及形成端粒的酶——端粒酶。”二端粒的结构和功能（一）端粒的结构由富含G和T的6碱基重复序列组成，结合一些蛋白质，构成染色体的“末端保护帽”。TTGGGG(T2G4)n序列（四膜虫端粒结构）哺乳动物端粒模型—发卡结构二端粒的结构和功能（二）端粒的功能1、稳定染色体末端结构；（1）端粒T环结构(terminalloop)，使染色体末端封闭起来，免遭破坏；（2）端粒D环结构(displacementloop)，结合TRF2等蛋白，阻止染色体末端融合和损伤反应。没有游离的

4、末端是染色体末端稳定的关键二端粒的结构和功能（二）端粒的功能1、稳定染色体末端结构；2、保持染色体DNA遗传信息复制的完整性，解决DNA末端复制问题；3′5′3′5′5′3′5′3′5′3′TelomeraseDNAsynthesis3′5′保持染色体DNA遗传信息复制的完整性二端粒的结构和功能（二）端粒的功能1、稳定染色体末端结构；2、保持染色体DNA遗传信息复制的完整性，解决DNA末端复制问题；3、与细胞衰老有关。细胞愈年轻，端粒愈长；细胞愈老，端粒愈短。细胞分裂细胞分裂端粒长短与细胞衰老有关染色体端粒端粒细胞将停止分裂而趋于老化三端粒

5、酶的结构和合成端粒的机制（一）端粒酶的结构由RNA组分和蛋白质组分组成。（二）端粒酶合成端粒的机制（一）肿瘤发生:端粒--端粒酶学说随着细胞分裂次数的增加，端粒逐渐缩短，当其缩短到关键长度时，细胞停止分裂，大部分细胞在基因调控下衰老死亡。极少部分细胞通过病毒基因的整合或抑癌基因的突变而逃脱死亡，通过某种机制激活端粒酶，使端粒长度得以维持，成为永生细胞，无限增殖，形成肿瘤。四端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老四端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老在正常人的体细胞中，检测不到端粒酶活性；85%-95%的肿瘤细胞中，检测到端粒酶活性；抑制端粒酶活性，可以使永生

6、细胞转化为正常细胞。临床应用：1、直肠癌的早期诊断方法2、治疗癌症：RNA干扰技术（二）细胞衰老：生命钟假说人体细胞中，端粒酶延长端粒的作用是在胚系完成的，当胚胎发育完成后，端粒酶活性被抑制。当人出生以后，端粒就象是一个伴随着细胞分裂繁殖的“生命之钟”，历数着细胞可分裂的次数，同时也见证了细胞由生长到衰老死亡的整个生命历程。四端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老Telomeraseactivityisrepressedinsomaticcellsofmulticelluarorganismsresultinginagradualshortening

7、ofthechromosomewitheachcellgeneration.AsthisshorteningreachesinformationalDNA,thecellssenesceanddie.细胞分裂端粒阈值细胞停止分裂，走向死亡Whentelomeraseactivityisrepressed端粒长短与细胞分裂次数呈正比端粒长短基因探针检测胎儿细胞株婴儿细胞株青年细胞株老年细胞株不同年龄段端粒长度研究端粒丢失速率，预测人类寿命长短四端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老端粒与生物体衰老的经典例证1996年7月，克隆羊多莉出生，6年后，她得了

8、一般老年时才会得的关节炎和肺病而死亡。羊的平均寿命是12岁。克隆多莉时，使用的是6岁成年羊的体细胞核。