线粒体和端粒酶的关系(人体如何产生端粒酶)

一、端粒酶的工作原理是什么

原核生物的染色体是环状的，其5'最末端岗崎片段的RNA引物被出去后可借助另半圈DNA链向前延伸来填补。但真核生物线性DNA在复制后，不能填补5'末端的空缺，从而会使5'末端序列因此而缩短。真核生物通过形成端粒结构来解决此问题，复制使端粒5'末端缩短，而端粒酶可外加重复单位到5'末端上，结果便是维持端粒一定的长度。

端粒酶是一种含有RNA链的逆转录酶，它以所含的RNA为模板来合成DNA端粒结构。端粒酶可结合到端粒的3'末端上，RNA模板的5'末端识别DNA的3'末端碱基并相互配对，以RNA链为模板使DNA链延伸，合成一个重复单位后酶再向前移动一个单位。合成结束后，端粒的3'单链末端折回作为引物，合成其互补链。

二、端粒酶组成

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，把DNA复制损失的端粒填补起来，使端粒修复延长，可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗，使得细胞分裂的次数增加。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，从而可能参与恶性转化。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复制的缺陷填补起来，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。端粒酶是一种由催化蛋白和RNA模板组成的酶，可合成染色体末端的DNA，赋予细胞复制的永生性。

端粒的存在是为了维持染色体的稳定。没有端粒，则末端暴露，易被外切酶水解。而报道说端粒与生命长短有关，这只是个说法，还没成定论。端粒不是用DNA聚合酶来合成的，是用端粒酶来合成的。端粒酶中含有RNA模板，用来合成端粒。

三、端粒酶的结构和功能

端粒酶由三部分组成：端粒酶rna（htr）、端粒酶协同蛋白（htp1）和端粒酶逆转录酶（htrt）。兼有提供rna模板和催化逆转录的功能。端粒酶通过一种称为爬行模型的机制维持染色体的完整。其作用靠端粒酶rna辨认及结合母链dna并移至3'端，开始逆转录复制，延伸足够长度后，端粒酶脱离母链，dna-pol取代之，此时3'端折回来，同时起引物和模板的作用，在dna-pol催化下完成末端双链的复制。

培养的人成纤维细胞随着培养传代次数增加，端粒长度逐渐缩短。而且生殖细胞端粒长于体细胞，成年人细胞端粒比胚胎细胞端粒短，都可以说明细胞老化和端粒酶活性下降有关。

基因突变、肿瘤形成时，端粒可表现缺失、融合或序列缩短等现象，临床中也发现某些肿瘤细胞的端粒比正常同类细胞显著缩短，虽然不绝对说明端粒酶决定端粒长度。但一定程度能说明端粒酶和癌变有关系。

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四、端粒的化学组成

端粒是由DNA和蛋白质组成的结构，主要由以下三个部分组成：

1.端粒DNA：由一种特殊的DNA序列组成，称为“端粒重复序列”（telomere repeat sequence，TRS），在人类中为TTAGGG重复序列。端粒DNA的长度在不同物种和细胞类型中有很大差异。

2.端粒结合蛋白：端粒DNA由一些特殊的蛋白质包裹，称为“端粒结合蛋白”（telomere-binding protein，TBP）。

3.端粒酶：端粒酶是一种特殊的酶，能够在DNA末端添加端粒序列。在人类中，这种酶称为“端粒酶逆转录酶”（telomerase reverse transcriptase，TERT）。