(23)--7-端粒与端粒酶.pdf

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1、端粒与端粒酶端粒与端粒酶动物遗传学动物遗传学本节主要内容本节主要内容细胞的复制性衰老细胞的复制性衰老端粒及端粒酶的结构端粒及端粒酶的结构端粒酶对端粒的恢复端粒酶对端粒的恢复端粒修复的意义端粒修复的意义一、细胞的复制性衰老一、细胞的复制性衰老 真核生物细胞的分裂，常伴随着端粒的缩短真核生物细胞的分裂，常伴随着端粒的缩短 1973年，前苏联生物学家欧洛尼科夫（年，前苏联生物学家欧洛尼科夫（Alexey Olovnikov）提出了提出了“端粒衰老假说端粒衰老假说”人类（脊椎动物）：人类（脊椎动物）：TTAGGG；嗜热四膜虫：嗜热四膜虫：TTGGGG；拟南芥：拟南芥：TTTAGGG19781978年，

2、年，Blackburn&Gall Blackburn&Gall 首次利用四膜虫阐明了端粒结构。首次利用四膜虫阐明了端粒结构。端粒（端粒（TelomereTelomere）：）：由由短序列串联重复短序列串联重复和端粒结合蛋白组成，和端粒结合蛋白组成，对染色体结构起保护作用，对染色体结构起保护作用，一般长度一般长度2 2-20kb20kb。通过。通过33单链末端单链末端折入双链重复序列，形成环状，保护染色体末端。折入双链重复序列，形成环状，保护染色体末端。二、端粒及端粒酶的结构二、端粒及端粒酶的结构端粒的主要功能端粒的主要功能 保护染色体保护染色体DNA，不被核酸酶降解；，不被核酸酶降解；防止染色

3、体之间发生末端融合；防止染色体之间发生末端融合；为端粒酶提供底物，在必要的情况下，保证染色体为端粒酶提供底物，在必要的情况下，保证染色体的完全复制。的完全复制。端粒的位置效应端粒的位置效应：端粒是基因调控的特殊位点端粒是基因调控的特殊位点,常常常可以抑制位于端粒附近的基因，降低它们的转录常可以抑制位于端粒附近的基因，降低它们的转录活性。活性。端粒酶端粒酶(telomerase)(telomerase)：19851985年，年，BlackburnBlackburn在四膜虫中发现了在四膜虫中发现了由由RNARNA和蛋白质组成和蛋白质组成的核糖核酸蛋白酶。其中的核糖核酸蛋白酶。其中RNARNA发挥模

4、板作发挥模板作用，蛋白质发挥逆转录酶活性。用，蛋白质发挥逆转录酶活性。该酶在体细胞中处于抑制状该酶在体细胞中处于抑制状态，在生殖细胞或癌细胞中处于激活状态。态，在生殖细胞或癌细胞中处于激活状态。端粒酶结构端粒酶结构三、端粒酶对端粒进行恢复的过程三、端粒酶对端粒进行恢复的过程RNA为模板，端粒为模板，端粒酶催化端粒的酶催化端粒的3端端延长一个重复单元延长一个重复单元端粒酶再次结合模端粒酶再次结合模板，反复延长端粒板，反复延长端粒的的3末端末端以延长的单链为模以延长的单链为模板，端粒板，端粒RNA为引为引物，物，DNA聚合酶催聚合酶催化化5端的合成端的合成端粒酶对端粒修复的过程中，催化的是什么反应

5、？端粒酶对端粒修复的过程中，催化的是什么反应？A.逆转录逆转录B.转录转录C.重组修复重组修复随堂即时问：随堂即时问：四、端粒四、端粒修复的意义修复的意义1）修复端粒可以维持）修复端粒可以维持染色体结构的完整性染色体结构的完整性2）端粒酶通常出现在）端粒酶通常出现在胚胎组织、胚胎组织、生殖细胞、炎性细胞、更新组织的生殖细胞、炎性细胞、更新组织的增生细胞和肿瘤细胞增生细胞和肿瘤细胞中中3）在许多体细胞中，特别是细胞）在许多体细胞中，特别是细胞分分化化以后，端粒酶的活性是以后，端粒酶的活性是关闭关闭的的4）端粒酶）端粒酶持续激活持续激活会增加动物会增加动物患癌风险患癌风险 细胞的端粒消耗缩短，使细

6、胞细胞的端粒消耗缩短，使细胞正常衰老死亡正常衰老死亡 细胞的端粒酶活性被激活，使端粒维持一定的长度，细胞细胞的端粒酶活性被激活，使端粒维持一定的长度，细胞因此逃过死亡而成为因此逃过死亡而成为永生化细胞永生化细胞端粒酶异常激活端粒酶异常激活克隆羊多利（克隆羊多利（Dolly）1996年年7月月5日日-2003年年2月月14日日多莉在多莉在1996年出生，体细胞核来自一只年出生，体细胞核来自一只6岁芬兰岁芬兰多塞多塞特绵羊的乳腺上皮细胞特绵羊的乳腺上皮细胞多莉多莉5岁患关节炎，岁患关节炎，6岁患肺病，岁患肺病，7岁安乐死岁安乐死普通羊的寿命是普通羊的寿命是12岁，多利岁，多利5岁患老年病，岁患老年

7、病，活了不到活了不到7岁，属于“早衰”岁，属于“早衰”1999年，培育多利羊的研究小组宣布，多利羊的染色体年，培育多利羊的研究小组宣布，多利羊的染色体端粒长度端粒长度比同龄比同龄普通绵羊的短，推测端粒快速缩短可能是克隆羊早衰的原因普通绵羊的短，推测端粒快速缩短可能是克隆羊早衰的原因克隆牛的端粒克隆牛的端粒杨向中（杨向中（1959-2009），克隆牛之父，北京农业大学杰出校友），克隆牛之父，北京农业大学杰出校友耳组织细胞克隆牛，首次成功获得二代克隆牛耳组织细胞克隆牛，首次成功获得二代克隆牛对克隆牛端粒、对克隆牛端粒、X染色体失活与遗传印记的研究，证明克隆牛染色体失活与遗传印记的研究，证明克隆牛端

8、粒长度与正常生产的同龄牛没有差别端粒长度与正常生产的同龄牛没有差别美国康涅狄格大学一条繁华路段命名“杨向中路”美国康涅狄格大学一条繁华路段命名“杨向中路”2003年，杨向中和田秀春在实验室年，杨向中和田秀春在实验室细胞衰老的原因：“程序假说”和“错误积累假说”细胞衰老的原因：“程序假说”和“错误积累假说”“程序学说”“程序学说”，也称“生物钟学说”。认为衰老是遗传，也称“生物钟学说”。认为衰老是遗传基因控制程序化的过程，不同种属的生物有不同的寿命。基因控制程序化的过程，不同种属的生物有不同的寿命。对此有对此有端粒学说端粒学说、DNA甲基化等理论作解释。甲基化等理论作解释。“错误积累假说”“错误积累假说”，指细胞分裂的时候，指细胞分裂的时候，DNA被复制，被复制，但是由于但是由于X射线、紫外线、活性氧、有害物质的损害，射线、紫外线、活性氧、有害物质的损害，DNA会发生异常变化，于是会发生异常变化，于是DNA在复制过程中就会产生在复制过程中就会产生错误。随着错误的积累，细胞便不能继续分裂，便呈现出错误。随着错误的积累，细胞便不能继续分裂，便呈现出了衰老迹象。了衰老迹象。端粒端粒与衰老的关系与衰老的关系总结与思考总结与思考 端粒酶可以应用到哪些领域端粒酶可以应用到哪些领域？延长端粒延长端粒是否有风险是否有风险？寿命的极限由什么决定寿命的极限由什么决定？15