冈崎片段的端粒和端粒酶

端粒和端粒酶~

如何保护染色体：端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成的，染色体末端沿着5'到3' 方向的链富含 GT。在酵母和人中，端粒序列分别为C1－3A/TG1－3和TTAGGG/CCCTAA，并有许多蛋白与端粒DNA结合。端粒DNA主要功能有：第一，保护染色体不被核酸酶降解；第二，防止染色体相互融合；第三，为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。同时，端粒又是基因调控的特殊位点, 常可抑制位于端粒附近基因的转录活性（称为端粒的位置效应，TPE）。在大多真核生物中，端粒的延长是由端粒酶催化的，另外，重组机制也介导端粒的延长。 端粒与人体衰老挂上了钩：第一、细胞愈老，其端粒长度愈短；细胞愈年轻，端粒愈长，端粒与细胞老化有关系。衰老细胞中的一些端粒丢失了大部分端粒重复序列。当细胞端粒的功能受损时，就出现衰老，而当端粒缩短至关键长度后，衰老加速，临近死亡。第二、正常细胞端粒较短。细胞分裂会使端粒变短，分裂一次，缩短一点，就像磨损铁杆一样，如果磨损得只剩下一个残根时，细胞就接近衰老。细胞分裂一次其端粒的DNA丢失约30～200bp(碱基对)。第三、研究发现，细胞中存在一种酶，它合成端粒。端粒的复制不能由经典的DNA聚合酶催化进行，而是由一种特殊的逆转录酶——端粒酶完成。正常人体细胞中检测不到端粒酶。一些良性病变细胞，体外培养的成纤维细胞中也测不到端粒酶活性。但在生殖细胞、睾丸、卵巢、胎盘及胎儿细胞中此酶为阳性。令人注目的发现是，恶性肿瘤细胞具有高活性的端粒酶，端粒酶阳性的肿瘤有卯艇癌、淋巴瘤、急性白血病、乳腺癌、结肠癌、肺癌等等。人类肿瘤中广泛地存在着较高的端粒酶耥端挝酶作为肿瘤治疗的靶点，是当前较受关注的热点之一。分类：1.端粒酶是一种反转录酶，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA。
2.端粒酶（或端粒体酶）是一种能延长端粒末端的核糖蛋白酶，主要成分是RNA和蛋白质，其含有引物特异识别位点，能以自身RNA为模板，合成端粒DNA并加到染色体末端，使端粒延长，从而延长细胞的寿命甚至使其永生化。
3.端粒酶是一种核糖核酸蛋白酶，能够利用自身RNA为模板合成端粒DNA，使端粒延伸并维持其稳定。端粒酶功能行使最低限度需要两个部分，RNA组成和催化亚单位。RNA组分（human telomerase RNA，hTR）为端粒酶合成端粒重复序列提供了模板，催化亚单位（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）含有保守的逆转录酶模体。 解读诺贝尔医学奖：什么是端粒和端粒酶　　　近日，诺贝尔基金会宣布，将2009年诺贝尔生理学或医学奖授予因发现端粒和端粒酶如何保护染色体的三位学者。　　什么是端粒和端粒酶呢？　　端粒是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。形态学上，染色体DNA末端膨大成粒状，像两顶帽子那样盖在染色体两端，因而得名。在某些情况下，染色体可以断裂，这时，染色体断端之间会发生融合，或者断端被酶降解。但正常染色体不会整体地互相融合，也不会在末端出现遗传信息的丢失(被降解之类)。可见端粒在维持染色体和DNA复制的完整性有重要作用。　　真核生物双螺旋DNA双链复制时，会有一小段DNA引物连接在复制的起始部位，在合成酶的作用下，在引物后依次连接上A、T、C、G(脱氧核苷)，形成新的DNA链。复制完成后，最早出现的起始端引物会被降解，留下的空隙没法填补，这样细胞染色体DNA将面临复制一次就缩短一些的问题。这种缩短的情况在某些低等生物的特殊生活条件下可以观察到，但却是特例。事实上，染色体虽经多次复制，却不会越来越短。早期的研究者们曾假定有一种过渡性的环状结构来帮助染色体末端复制的完成，但后来却一直未能证实这种环状结构的存在。　　20世纪80年代中期，科学家们发现了端粒酶。当DNA复制终止时，端粒酶的作用下，通过端粒的依赖模版的复制，可以补偿由去除引物引起的末端缩短，因此在端粒的保持过程中，端粒酶至关重要。　　随着细胞分裂次数的增加，端粒的长度是在逐渐缩短的，当端粒变得不能再短时，细胞不再分裂，而会死亡。并且发现，体细胞端粒长度大大短于生殖细胞，胚胎细胞的端粒也长于成年细胞。科学家发现，至少可以认为在细胞水平的老化，和端粒酶的活性下降有关。　　因此，有人希望能把端粒酶注入衰老细胞中，延长端粒长度，使细胞年轻化，或者是给老人注射类似端粒酶的制剂，延长老者的端粒长度，达到返老还童的目的。但生物整体的老化，是一个非常复杂的问题，端粒的长度只是决定衰老的一个因素，因此端粒酶抗衰老，目前只具理论价值，连动物实验都很少，更别说应用于人了。　　不过，端粒的缩短，的确和很多疾病有关。许多研究发现，基因突变、肿瘤形成时，人体的端粒可表现出缺失、融合或序列缩短等现象。而且，在一些癌症细胞中，端粒酶活性增高，它与端粒之间有某种联系，所以这些癌细胞可以分裂很多次。某些特定的癌细胞，如果可以阻止端粒酶，端粒就会变短，癌细胞就会死亡。所以深入研究端粒和端粒酶的变化，是目前肿瘤研究中的一个新领域。

　　冈崎片段，相对比较短的DNA链（大约1000核苷酸残基），是在DNA的后随链的不连续合成期间生成的片段，这是Reiji Okazaki在DNA合成实验中添加放射性的脱氧核苷酸前体观察到的。
　　发现：
　　DNA复制过程中，2条新生链都只能从5‘端向3’端延伸，前导链连续合成,滞后链分段合成，这些分段合成的新生DNA片段称冈崎片段，细菌冈崎片段长度1000-2000核苷酸残基，真核生物冈崎片段长度100-200核苷酸残基.在连续合成的前导链中，U-糖苷酶和AP内切酶也会在错配碱基U处切断前导链，任何一种DNA聚合酶合成方向都是从5'向3'方向延伸，而DNA模板链是反向平行的双链，这样在一条链上，DNA合成方向和复制移动方向相同（前导链），而在另一条模板上却是相反的（后滞链）。那么在复制叉中新链是如何合成的呢？1968年冈崎（Okazaki）及其同事进行了一系列实验，回答了这一问题。冈崎片段名称就是源自最早发现团队的领导者，也就是冈崎令治与冈崎恒子（一对夫妻）的姓氏。其团队是在研究大肠杆菌中的噬菌体DNA复制情形时发现此现象。
　　一组短的DNA片段，是在DNA复制的起始阶段产生的，随后又被连接酶连接形成较长的片段。在大肠杆菌生长期间，将细胞短时间地暴露在氚标记的胸腺嘧啶中，就可证明冈崎片段的存在。冈崎片段的发现为DNA复制的科恩伯格机理提供了依据。
　　

1941年美籍印度人麦克林托克（McClintock）就提出了端粒(telomere)的假说，认为染色体末端必然存在一种特殊结构——端粒已知染色体端粒的作用至少有二：①保护染色体末端免受损伤，使染色体保持稳定；②与核纤层相连，使染色体得以定位。
在弄清楚DNA复制过程之后，20世纪70年代科学家对DNA复制时新链5’端的RNA引物被切除后，空缺是如何被填补的提出了质疑。如不填补岂不是DNA每复制一次就短一点。以后随链复制为例，当RNA引物被切除后，冈崎片段之间是由DNA聚合酶I催化合成的DNA填补之，然后再由DNA连接酶将它们连接成一条完整的链。但是DNA聚合酶I催化合成DNA时，需要自由3’—OH作为引物，最后余下子链的5’无法填补，于是染色体就短了一点。在正常体细胞中普遍存在着染色体酶复制一次端粒就短一次的现象。人们推测，可能一旦端粒缩短到某一阈限长度一下时，他们就会发出一个警报，指令细胞进入衰老；或许是当细胞判断出它们的染色体已变得太短了，于是分裂也就停止了，造成正常体细胞寿命有一定界限。但是在癌细胞中染色体端粒却一直维持在一定长度上，这是为什么？这是因为DNA复制后，把染色体末端短缺部分补上需要端粒酶，这是一种含有RNA的酶，它既解决了模板，又解决了引物的问题。在生殖细胞和85%癌细胞中都测出了端粒酶具有活性，但是在正常体细胞中却无活性，20世纪90年代中期，Blackburn首次在原生动物中克隆出端粒酶基因。
端粒酶在癌细胞中具有活性，它不仅使癌细胞可以不断分裂增生，而且它为癌变前的细胞或已经是癌性的细胞提供了时间，以积累附加的突变，即等于增加它们复制，侵入和最终转移的能力。同时人们也由此萌生了开发以端粒为靶的药物，即通过抑制癌细胞中端粒酶活性而达到治疗癌症的目的。
至于真核细胞DNA末端的结构特点，早就在1978年Blackburn就以原生动物四膜虫（一种纤毛虫）为例说明之：①迥纹形式的发夹环；②仅由C,A组成的简单序列大量重复（C4A2）20~70；③链上有许多缺口（nicks）。

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龙文区17077644196： DNA复制过程请用生物化学方面知识说明一下DNA复制过程及步骤 - ？
冶皇力多：[答案] DNA复制过程 以原核生物DNA复制过程予以简要说明 1.DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时,其双链首先解开,形成复制叉,... 再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.. (四)端粒和端粒酶 1941年美籍印度人麦克林托克(...

龙文区17077644196： 原癌基因端粒的作用是什么 - ？
冶皇力多： 端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成,端粒酶可用于给端粒DNA加尾,DNA分子每次分裂复制,端粒就缩短一点(如冈崎片段),一旦端粒消耗殆尽,细胞将会立即激活凋亡机制,即细胞走向凋亡.科学家由此又开始研究精子和癌细胞内的染色体端粒是如何长时间不被缩短的原因.1984年,分子生物学家在对单细胞生物进行研究后,发现了一种能维持端粒长度的端粒酶,并揭示了它在人体内的奇特作用:除了人类生殖细胞和部分体细胞外,端粒酶几乎对其他所有细胞不起作用,但它却能维持癌细胞端粒的长度,使其无限制扩增.

龙文区17077644196： 如果dna引物总是在后随链模板3'端处加上rna引物,你认为端粒和端粒酶对完 - ？
冶皇力多： 就是冈崎片段,每一段冈崎片段合成都现需要合成一小段rna引物,dna聚合酶据此在进行5'到3'合成,rna引物会被dna聚合酶切除再合成物dna.dna连接酶会把这些dna片段连接起来,到达尾部时还有端粒酶的作用.

龙文区17077644196： 什么是DNA末端复制 - ？
冶皇力多： 端粒是染色体末端的DNA重复序列,作用是保持染色体的完整性.细胞分裂一次,由于DNA复制时的方向必须从5'方向到3'方向,DNA每次复制端粒就缩短一点(参见冈崎片段).一旦端粒消耗殆尽,染色体则易于突变而导致动脉硬化和某些癌...

龙文区17077644196： 对于端粒的作用中,“端粒能补偿滞后链5'末端在消除RNA引物后造成的空缺”怎么理解?? - ？
冶皇力多： DNA复制是由5'向3'方向进行,滞后链是以冈崎片段的形式合成 DNA聚合酶有严格的校正功能,在未校正前不会加入下一个脱氧核糖核苷酸,所以DNA的合成需要有引物,一般为几个核苷酸长的RNA片段做引物(由DNA聚合酶α合成的)前...

龙文区17077644196： 简述DNA端粒的复制过程 - ？
冶皇力多： 端粒DNA的一条链是重复的TTTTGGGG结构,称TG链;另一条是AAAACCCC结构,称AC链.这样的重复结构少量丢失,不会伤及基因结构.但若缩短到一定程度,细胞会停止分裂 好在,分裂旺盛的细胞存在端粒酶,这种酶由蛋白质和RNA组成.其蛋白质部分能以自身RNA为模板催化合成DNA链.其RNA有一部分可与端粒TG 链突出的3'-末端互补结合,之后端粒酶以自身RNA为模版,在TG链末端添加脱氧核苷酸,使端粒TG链延长一段,随后,端粒酶移动位置,继续加长TG链,直达细胞所需长度.被延长的TG链可以作为合成冈崎片段的模板,使端粒形成双链.也可以通过回折,合成AC链,随后对末端的发夹结构进行修剪,使端粒形成双链.

龙文区17077644196： 端粒的作用是什么? - ？
冶皇力多： 稳定染色体末端结构,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. 另外,你提问发错地方了..........

龙文区17077644196： 真核生物染色体DNA的端粒有何功能 - ？
冶皇力多： 端粒是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的＂帽子＂结构,作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期. 端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成,端粒酶可用于给端粒DNA加尾,DNA分子每次分裂复制,端粒就缩短一点(如冈崎片段),一旦端粒消耗殆尽,细胞将会立即激活凋亡机制,即细胞走向凋亡

龙文区17077644196： 端粒的复制是怎么回事?为什么端粒的长度会随细胞的分裂而减短?端粒酶在这里起什么作用?其活性有谁控制? - ？
冶皇力多： 端粒就是DNA末端的重复序列 当然也就在染色体末端 称为端粒 因为DNA是半不连续复制 所以不连续复制的那条链复制到最后就无法再产生冈崎片段了 这样新链就比老链短一点点.. 这样端粒就简短啦.. 如果不懂希望你能去看看维基百科的 DNA复制 条目 我翻译的啊...每次分裂端粒都会简短 那么对于生殖细胞啊 干细胞什么的 需要连续复制很多次的细胞来说 端粒的长度就不够了 这时候 端粒酶 可以催化逆转录 延长特定细胞的端粒长度 使之能一直复制下去至于端粒酶的活性 我不是很清楚 但是显然应该是细胞自身控制的 干细胞的端粒酶活性远远超过分化细胞 这和细胞功能以及特定的细胞周期有关系

龙文区17077644196： 万能的朋友圈,有谁知道细胞端粒是什么?有什么作用,求解 ？
冶皇力多： 端粒(英文名:Telomeres)是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的＂帽子＂结构,作用是保持染色体的完整...