备课素材：端粒和端粒酶及其生理作用-高一上学期生物人教版必修1

1、端粒和端粒酶及其生理作用 高中生物学必修一介绍了端粒：一些试题中也常出现端粒和端粒酶：如，端粒学说目前为大家普遍接受的用来解释细胞衰老机制的一种学说。端粒是染色体末端的一种特殊序列DNA，每次分裂后会缩短一截。端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒序列加到染色体DNA末端而修复缩短部分。下列叙述正确的是（）A.正常细胞中端粒酶的活性普遍高于癌细胞B.端粒酶是一种RNA聚合酶，能延缓细胞的衰老C.染色体DNA末端修复过程中有A-T、T-A碱基配对D.胚胎干细胞中的端粒可能普遍比口腔上皮细胞中的端粒短答案：C解析：分析题干可知，端粒是染色体末端的一段DNA序列，每次分裂后会缩短一截，故正常细胞的分裂

2、次数是有限的；端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，此过程为逆转录，可见端粒酶是一种逆转录酶；合成后的序列加到染色体DNA末端而修复缩短部分，可延长细胞的寿命。癌细胞能无限增殖，可能是因为其端粒酶的活性更高，能修复因分裂而缩短的端粒序列，A错误；端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，说明端粒酶是一种逆转录酶，B错误；染色体DNA末端修复过程中，端粒酶先以自身的RNA为模板逆转录合成端粒DNA的一条链，再通过DNA复制合成另一条链，故会出现A-T、T-A碱基配对，C正确；胚胎干细胞分裂能力较强，其中的端粒普遍比口腔上皮细胞中的端粒长，D错误。故选C。端粒酶在细胞中负责端粒的延长的一种

3、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（Telomere）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。染色体（示端粒）1938年，Hermann Muller（因为发明用X射线突变基因而获得诺奖）利用X射线照射果蝇产生突变体，注意到染色体的末端跟其它区域的染色体不同，它非常稳定，从未观测到断裂缺失或者倒位。他因此先见性地认为染色体的末端比较特殊，它需要

4、被封闭起来，并给它一个专有的名称-端粒（telomere）。20世纪70年代初，对DNA聚合酶特性的深入了解引申出了一个染色体的复制问题。DNA聚合酶在复制DNA的时候必须要有引物来起始，而且它的酶活性具有方向性，只能沿着DNA5到3的方向合成。染色体复制之初可以由小RNA作为引物起始合成，之后细胞的修复机器启动，DNA聚合酶能够以反链DNA为模板，以之前合成的DNA为引物，合成新的DNA取代染色体中间的RNA引物。但是线性染色体最末端的RNA引物因为没有另外的引物起始，没有办法被DNA取代。所以线性染色体DNA每复制一轮，RNA引物降解后末端都将缩短一个RNA引物的长度。染色体复制时末端隐缩

5、示意图尽管这个引物不长，但是细胞千千万万代地不断复制，如果不进行补偿，染色体不断缩短，最终就会消失。James Watson（因为发现DNA双螺旋结构获得诺奖）最早就明确指出了这个“末端隐缩问题”，并猜想染色体也许可以通过在复制前联体（染色体末端跟末端连起来）的方式来解决末端复制的问题。1.什么是端粒？端粒是位于真核细胞线性染色体末端的帽状结构，由保守的重复核苷酸序列（如人的端粒序列TTAGGG）与特异结合蛋白构成。端粒的总长度约为515Kb。在新细胞中，细胞每分裂一次，染色体顶端的端粒就缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂了。这时候细胞也就到了普遍认为的分裂100次的极限并开始死

6、亡。因此，端粒被科学家们视为“生命时钟”。2.端粒的主要功能（1）维持基因组的稳定，保护染色体不被核酸酶降解。（2）可以防止染色体的断端出现融合，防止染色体发生降解或重组，从而使遗传信息保持正确和完整，正常人的体细胞每分裂一次，端粒的长度就缩短一段，当端粒缩短到临界长度时，就会失去保护染色体的功能，因而造成细胞遗传上的不稳定性，最终引起“复制性衰老”，因而端粒的长度和稳定性决定了细胞的寿命。（3）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。3.端粒和细胞衰老的关系衰老的端粒假说关于衰老的端粒假说最早起源于1986年，当时Cooke首先在人类性染色体长臂末端发现了端粒，并根

7、据体细胞的端粒长度明显短于干细胞。进而提出端粒长度减少引起的保护能力的下降会限制细胞的增殖能力。例、人体细胞中的染色体DNA会随着复制次数增加而逐渐缩短。在生殖系细胞和癌细胞中存在端粒酶（由RNA和蛋白质形成的复合体），能够将变短的DNA末端重新加长。端粒酶作用机理如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）A.人体生殖系细胞以外的其他细胞不含端粒酶基因B.端粒酶中的蛋白质能够催化染色体DNA的合成C.细胞衰老与染色体DNA随复制次数增加而缩短有关D.抑制端粒酶的作用可抑制癌细胞增殖解析：人体生殖系细胞以外的其他细胞也含有端粒酶基因，A项错误；端粒酶能以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链，说明端粒酶中蛋白质为逆转录酶，能够催化染色体DNA的合