備課素材：端粒和端粒酶及其生理作用-高一上學期生物人教版必修1

1、端粒和端粒酶及其生理作用 高中生物學必修一介紹了端粒：一些試題中也常出現(xiàn)端粒和端粒酶：如，端粒學說目前為大家普遍接受的用來解釋細胞衰老機制的一種學說。端粒是染色體末端的一種特殊序列DNA，每次分裂后會縮短一截。端粒酶能以自身的RNA為模板合成端粒序列加到染色體DNA末端而修復縮短部分。下列敘述正確的是（）A.正常細胞中端粒酶的活性普遍高于癌細胞B.端粒酶是一種RNA聚合酶，能延緩細胞的衰老C.染色體DNA末端修復過程中有A-T、T-A堿基配對D.胚胎干細胞中的端?？赡芷毡楸瓤谇簧掀ぜ毎械亩肆６檀鸢福篊解析：分析題干可知，端粒是染色體末端的一段DNA序列，每次分裂后會縮短一截，故正常細胞的分裂

2、次數(shù)是有限的；端粒酶能以自身的RNA為模板合成端粒DNA，此過程為逆轉錄，可見端粒酶是一種逆轉錄酶；合成后的序列加到染色體DNA末端而修復縮短部分，可延長細胞的壽命。癌細胞能無限增殖，可能是因為其端粒酶的活性更高，能修復因分裂而縮短的端粒序列，A錯誤；端粒酶能以自身的RNA為模板合成端粒DNA，說明端粒酶是一種逆轉錄酶，B錯誤；染色體DNA末端修復過程中，端粒酶先以自身的RNA為模板逆轉錄合成端粒DNA的一條鏈，再通過DNA復制合成另一條鏈，故會出現(xiàn)A-T、T-A堿基配對，C正確；胚胎干細胞分裂能力較強，其中的端粒普遍比口腔上皮細胞中的端粒長，D錯誤。故選C。端粒酶在細胞中負責端粒的延長的一種

3、酶，是基本的核蛋白逆轉錄酶，可將端粒DNA加至真核細胞染色體末端，把DNA復制損失的端粒填補起來，使端粒修復延長，可以讓端粒不會因細胞分裂而有所損耗，使得細胞分裂的次數(shù)增加。端粒（Telomere）是存在于真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質復合體，它與端粒結合蛋白一起構成了特殊的“帽子”結構，作用是保持染色體的完整性和控制細胞分裂周期。染色體（示端粒）1938年，Hermann Muller（因為發(fā)明用X射線突變基因而獲得諾獎）利用X射線照射果蠅產(chǎn)生突變體，注意到染色體的末端跟其它區(qū)域的染色體不同，它非常穩(wěn)定，從未觀測到斷裂缺失或者倒位。他因此先見性地認為染色體的末端比較特殊，它需要

4、被封閉起來，并給它一個專有的名稱-端粒（telomere）。20世紀70年代初，對DNA聚合酶特性的深入了解引申出了一個染色體的復制問題。DNA聚合酶在復制DNA的時候必須要有引物來起始，而且它的酶活性具有方向性，只能沿著DNA5到3的方向合成。染色體復制之初可以由小RNA作為引物起始合成，之后細胞的修復機器啟動，DNA聚合酶能夠以反鏈DNA為模板，以之前合成的DNA為引物，合成新的DNA取代染色體中間的RNA引物。但是線性染色體最末端的RNA引物因為沒有另外的引物起始，沒有辦法被DNA取代。所以線性染色體DNA每復制一輪，RNA引物降解后末端都將縮短一個RNA引物的長度。染色體復制時末端隱縮

5、示意圖盡管這個引物不長，但是細胞千千萬萬代地不斷復制，如果不進行補償，染色體不斷縮短，最終就會消失。James Watson（因為發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構獲得諾獎）最早就明確指出了這個“末端隱縮問題”，并猜想染色體也許可以通過在復制前聯(lián)體（染色體末端跟末端連起來）的方式來解決末端復制的問題。1.什么是端粒？端粒是位于真核細胞線性染色體末端的帽狀結構，由保守的重復核苷酸序列（如人的端粒序列TTAGGG）與特異結合蛋白構成。端粒的總長度約為515Kb。在新細胞中，細胞每分裂一次，染色體頂端的端粒就縮短一次，當端粒不能再縮短時，細胞就無法繼續(xù)分裂了。這時候細胞也就到了普遍認為的分裂100次的極限并開始死

6、亡。因此，端粒被科學家們視為“生命時鐘”。2.端粒的主要功能（1）維持基因組的穩(wěn)定，保護染色體不被核酸酶降解。（2）可以防止染色體的斷端出現(xiàn)融合，防止染色體發(fā)生降解或重組，從而使遺傳信息保持正確和完整，正常人的體細胞每分裂一次，端粒的長度就縮短一段，當端?？s短到臨界長度時，就會失去保護染色體的功能，因而造成細胞遺傳上的不穩(wěn)定性，最終引起“復制性衰老”，因而端粒的長度和穩(wěn)定性決定了細胞的壽命。（3）為端粒酶提供底物，解決DNA復制的末端隱縮，保證染色體的完全復制。3.端粒和細胞衰老的關系衰老的端粒假說關于衰老的端粒假說最早起源于1986年，當時Cooke首先在人類性染色體長臂末端發(fā)現(xiàn)了端粒，并根

7、據(jù)體細胞的端粒長度明顯短于干細胞。進而提出端粒長度減少引起的保護能力的下降會限制細胞的增殖能力。例、人體細胞中的染色體DNA會隨著復制次數(shù)增加而逐漸縮短。在生殖系細胞和癌細胞中存在端粒酶（由RNA和蛋白質形成的復合體），能夠將變短的DNA末端重新加長。端粒酶作用機理如圖所示。下列相關敘述錯誤的是（ ）A.人體生殖系細胞以外的其他細胞不含端粒酶基因B.端粒酶中的蛋白質能夠催化染色體DNA的合成C.細胞衰老與染色體DNA隨復制次數(shù)增加而縮短有關D.抑制端粒酶的作用可抑制癌細胞增殖解析：人體生殖系細胞以外的其他細胞也含有端粒酶基因，A項錯誤；端粒酶能以自身的RNA為模板合成端粒DNA的一條鏈，說明端粒酶中蛋白質為逆轉錄酶，能夠催化染色體DNA的合