端粒和端粒酶的发现历程——记诺贝尔生理学或医学奖

端粒与端粒酶的研究解读诺贝尔生理学或医学奖一、本文概述自人类踏入科学研究的领域以来，生命的奥秘一直是科学家们孜孜不倦探索的主题。

作为生命科学的两大支柱之一，医学领域的研究进展对人类生活的影响深远而持久。

每年的诺贝尔生理学或医学奖揭晓，都会引发全球范围内的广泛关注，因为它不仅代表了该领域最前沿的科学成果，更预示了未来医学可能的突破方向。

本文将以诺贝尔生理学或医学奖为背景，深入探讨端粒与端粒酶的研究，解读这一重大科学奖项背后的科学意义和影响。

端粒和端粒酶是生物学中的两个重要概念，它们在细胞生物学、分子生物学和遗传学等领域有着广泛的应用。

端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，具有保护染色体末端、防止染色体融合和降解的重要作用。

而端粒酶则是一种特殊的逆转录酶，能够合成端粒DNA，从而维持端粒的长度和稳定性。

近年来，随着对端粒和端粒酶研究的深入，科学家们发现它们在细胞衰老、癌症发生和发展等方面扮演着重要的角色，因此，对端粒与端粒酶的研究不仅具有重要的理论价值，也具有广阔的应用前景。

本文将从端粒与端粒酶的基本概念入手，详细介绍它们在生物学中的重要作用，回顾相关的科学发展历程，并重点解读近年来诺贝尔生理学或医学奖中涉及端粒与端粒酶的重要研究成果。

通过对这些成果的深入分析和解读，我们希望能够更好地理解端粒与端粒酶在生命科学中的地位和价值，同时也为未来的医学研究提供新的思路和方法。

二、端粒与端粒酶的基本概念端粒，也被称为端区或端粒DNA，是真核细胞线性染色体末端的特殊结构。

它们像一顶帽子，保护着染色体的末端，防止其受到损伤或与其他染色体发生融合。

端粒的存在对于维持染色体的完整性和稳定性至关重要。

端粒主要由重复的非编码DNA序列组成，这些序列在染色体末端形成特定的结构，从而起到保护作用。

端粒酶则是一种特殊的逆转录酶，能够合成端粒DNA。

其主要功能是在端粒DNA受到损伤或缩短时，通过添加重复的DNA序列来修复端粒，从而保持染色体的稳定性和长度。

端粒和端粒酶的发现过程2009年诺贝尔生理学或医学奖授予了UCSF（加州大学旧金山分校）的Elizabeth Blackburn（简称Liz），Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学）的Carol Greider（简称Carol），以及Howard Medical School（哈佛大学医学院）的Jack Szostak。

他们获奖的原因是揭示了“染色体是如何被端粒和端粒酶保护的”。

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。

染色体复制之初可以由小RNA作为引物起始合成，之后DNA聚合酶可以以反链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。

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。

早在1939年，潜心玉米遗传性状研究的Barbara McClintock女士（因为发现玉米的转座子获得诺贝尔奖）注意到，在减数分裂后期偶然产生的染色体断裂很容易重新融合起来形成“桥”。

在紧接着的有丝分裂中，这种染色体“断裂－融合－桥－断裂”的循环不断继续。

既然染色体的断裂末端容易相互融合，那么染色体的自然末端，为什么不容易相互融合呢？合理的推测是，染色体的自然末端不同于非正常的DNA断裂末端，它应该有一个特殊的结构来避免染色体之间的相互融合。

在逐渐明晰了染色体末端特殊结构的概念之后，不妨给它一个专有名称-端粒。

染色体是如何被端粒和端粒酶保护的？——2009年诺贝尔生
理学或医学奖解读
李大可
【期刊名称】《生命科学研究》
【年(卷),期】2010(014)003
【摘要】端粒对维持染色体的稳定和延长细胞寿命至关重要,其长度的维持有赖于端粒酶的存在.布莱克本和绍斯塔克发现端粒中的一种独特DNA序列能保护染色体免于退化,格雷德和布莱克本发现了端粒酶及其作用.这些发现揭示了端粒形成和端粒酶保护染色体的机理,3位美国科学家因此荣获2009年诺贝尔生理学或医学奖.【总页数】5页(P278-282)
【作者】李大可
【作者单位】复旦大学,生命科学学院,生理学和生物物理学系,立人实验室,中国上海,200433
【正文语种】中文
【中图分类】Q291
【相关文献】
1.端粒和端粒酶与衰老、癌症的潜在关系——2009年诺贝尔生理学或医学奖简介[J], 孔令平;汪华侨
2.端粒和端粒酶是如何保护染色体的——2009年诺贝尔生理学或医学奖工作介绍及相关研究进展 [J], 宋伟;宋德懋
3.端粒、端粒酶的发现和意义——2009年诺贝尔生理学或医学奖简介 [J], 张婷;王晓民
4.三名美国科学家因发现染色体端粒酶及其功能分享2009年诺贝尔医学奖 [J],
5.端粒和端粒酶的发现——2009年度诺贝尔生理学或医学奖成果介绍 [J], 郗鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

端粒和端粒酶的发现历程廖新化引言2009年诺贝尔生理学或医学奖授予了UCSF（加州大学旧金山分校）的Elizabeth Blackburn （简称Liz），Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学）的Carol Greider（简称Carol），以及Howard Medical School（哈佛医学院）的Jack Szostak。

诺贝尔奖主页上介绍她/他们获奖的原因是揭示了“how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase”（染色体是如何被端粒和端粒酶保护的）。

端粒和端粒酶的研究进程中贯穿着“发现现象/问题”-“提出概念/模型”-“实验验证”的思路，整个过程就像相继解开一个个puzzle（智力谜团）一样有趣，充满了思想的光辉。

重现这个思路对科学工作者是有启发意义的。

本文也提供了一个很好的科学问题推演的教学案例。

染色体末端的两个难题以及端粒的概念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（图1，简化的示意图，实际上染色体的DNA双链末端不会是平的）。

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]。

2009年诺贝尔生理学或医学奖引言2009年，诺贝尔生理学或医学奖揭晓了由三位科学家共同获得的荣誉。

他们通过对细胞生物学和遗传调控的研究，做出了重要的贡献，为人类健康和医学领域的发展带来了突破性的进展。

本文将对这三位诺贝尔奖获得者及其研究成果进行介绍和分析。

诺贝尔奖获得者2009年诺贝尔生理学或医学奖由伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德尔和杰克·沙泌尔共同获得。

他们的研究突破了细胞生物学和分子遗传学的重要难题，为后续研究和治疗疾病提供了重要的理论基础。

研究成果端粒酶逆转录酶的发现和功能伊丽莎白·布莱克本和卡罗尔·格雷德尔的工作主要集中在细胞端粒酶逆转录酶（telomerase）的研究上。

端粒酶逆转录酶是一种能够延长染色体末端的酶，它在细胞分裂过程中起着关键的作用。

在布莱克本和格雷德尔的研究中，他们发现了端粒酶逆转录酶的存在，并揭示了它与细胞衰老和癌症发展之间的关系。

通过对细胞中端粒酶逆转录酶的活性进行研究，布莱克本和格雷德尔发现了一种叫做“端粒”的结构。

端粒位于染色体末端，能够保护染色体免受损伤和衰老。

他们的发现为后续研究提供了重要的线索，帮助科学家们更好地理解染色体的稳定性和细胞衰老的机制。

RNA干扰的发现与应用杰克·沙泌尔的工作则集中在RNA干扰（RNA interference）的研究上。

RNA干扰是一种基因调控的机制，通过介导特定RNA分子的降解或抑制，来控制靶基因的表达。

沙泌尔的研究发现了一种叫做“小干扰RNA”的分子，它们能够干扰靶基因的转录或翻译过程。

这项发现不仅揭示了RNA干扰机制的存在，还为科学家们开辟了一条新的基因治疗途径。

利用小干扰RNA可以有效地靶向控制基因表达，为治疗疾病提供了新的思路和方法。

科学意义和应用前景这三位诺贝尔奖获得者的研究成果为细胞生物学和遗传调控领域带来了重大的突破，对生命科学的发展产生了深远影响。

端粒（Telomere）与端粒酶(Telomerase)一、定义端粒：真核细胞内线性染色体末端的一种特殊结构，由DNA简单重复序列以及同这些序列专一性结合的蛋白质构成。

端粒酶：一种反转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成核糖蛋白复合体，其中RNA是一段模板序列，指导合成端粒DNA的重复序列片段。

二、二者的发现之旅2009年度诺贝尔生理学或医学奖获得者：美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白·布兰克本（Elizabeth H. Blackburn）、巴尔的摩约翰·霍普金斯医学院的卡罗尔·格雷德（Carol W. Greider）和霍华德休斯医学研究所的杰克·绍斯塔克（Jack W. Szostak），在1978年至今的研究中，在大量实验的基础上，发现了端粒与端粒酶对染色体的作用。

布莱克本和绍斯塔克将四膜虫的端粒重复碱基偶联到微型染色体上，将其导入酵母，发现由于这段碱基的导入，使得微型染色体免受降解。

从而证实了端粒对染色体的保护作用。

通过深入的研究，他们发现，随着体细胞的不断增殖，端粒会逐渐缩短，当缩短到一定程度时，细胞停止分裂。

端粒与很多老年性疾病都有关系，因为细胞需要通过端粒来保持其分裂新生的能力。

如果没有足够的端粒酶，端粒就会慢慢地变短，细胞就不能分裂重生，这是很多老年疾病的共同特点。

后续的研究中，他们将端粒与端粒酶与人类的衰老，肿瘤及DNA损伤应答相联系，阐述了具有实验依据的实验结论。

它引出了一种细胞的衰老机制，但并不是所有的衰老都是由它引起，细胞衰老是一个复杂的过程。

三、端粒与端粒酶的作用端粒是位于染色体两臂端的特殊蛋白质。

由于它像两个帽子一样保护着染色体的两端，使得染色体保持了结构和功能的完整，并在不断的复制中保持着一致的形态。

科学家们深入的研究无非是在阐述一个结论，那就是，小小的端粒决定了人类的生老病死。

人处于成长期和青春期时，细胞快速分裂并分化，端粒也不断复制，最终发育成一个性成熟个体。

摘要端粒是真核生物染色体末端的一种特殊结构，对于维持染色体稳定性具有十分重要的意义．端粒长度的维持则需要端粒酶催化完成，端粒的长短和端粒酶的功能异常与细胞衰老和癌变有密切关联。

关键词端粒端粒酶抗衰老对于真核生物而言．一个细胞核内往往存在多条染色体．而每条染色体末端都存在一个特殊结构——端粒( t e l o me r e s ) ．该结构对于防止不同染色体之间末端的融合和维持染色体的完整性具有十分重要的意义．一些研究还发现端粒长度与衰老和癌症存在密切关系．成为当前生命科学领域的研究热点之一。

一、端粒与端粒酶的研究历史早在2 0世纪3 O年代，缪勒( He r ma n n Mu l l e r1 9 4 6年的诺贝尔生理或医学奖获得者) 发现被x线打断的果蝇染色体末端极不稳定，因而提出染色体末端结构可能是为了维持染色体的稳定性和完整性，并将希腊文末端( t e l o ) 和部分( me r o s ) 组成一词将其命名为端粒( t e l o me r e ) （1）．Mu l l e r H J ．Th e r e ma k i n g o f c h r o mo s o me s { J ]Co l l e c t i n g Ne t ，1 93 8，1 3：1 81 —19 8 ．．几乎在同一时期，麦克林托克女士( B a r b a r a Mc Cl i n t o c k，因为发现玉米的转座子获得 1 9 8 3年的诺贝尔生理或医学奖) 在研究玉米的染色体时也发现断裂染色体的末端处经常发生随机的相互粘连和融合而改变染色体的结构，但染色体的天然末端却从不与其他断裂处连接，染色体彼此之间的末端也不会相互连接（2）[3 ] Mc C l i n t o c k B ．T h e s t a b i l i t y o f b r o k e n e n d s o f c h r o mo s o me s i n z e a na y s [ J ] ．Ge n e t i c s，1 9 4 1，2 6 ( 2)：23 4 —2 82在学术会议上相识后，布莱克本与绍斯塔克合作进行了一个大胆的但又似乎很怪异的实验实验的结果十分令人惊喜，线性质粒能够在酵母细胞内稳定地复制[ 7 ] ．测序发现酵母的端粒序列为不太规则的TGGG重复序列组成【8 ] ．随后人们发现端粒序列不管是在单细胞生物，还是在高等植物和动物中都表现出保守性，序列长度和序列组成在各物种间还存在差异，如人的端粒序列为TTAGGG[ 9 ] Z a k i a n V A．T e l o me r e s ：b e gi n n i n g t o u n d e r s t a n d t h e e n d ．S c i e n c e [ J ] ．1 9 9 5 ，2 7 0 ( 5 24 2 ) ：1 6 0 1 —1 6 0 7 ．[10 ] Mo r i n G B ．Th e h u ma n t e l o me r e t e r mi n a l t r a n s —f e r a s e e nz yme i s a r | b 0n uc l e opr ot e i n t ha t s yn t he s i z e s TTAGGG r e p e a t s [ J ] ．C e l l ，1 9 8 9，5 9 ( 3 ) ：5 2 1 —5 2 9通过进一步研究，布莱克本和绍斯塔克很自然地推测可能存在一种末端转移酶来把重复序列添加到端粒的末端．1 9 8 4年，格雷德作为布莱克本的博士生进入其课题．经过精心细致的实验和反复的确认，他们利用四膜虫的核抽提液在体外实验中检测到末端转移酶的活性，[ 1 1 ] G r e i d e r C W，B l a c k b u r n E H．I d e n t i f i c a t i o n o f as p e c i f i c t e l ome r e t e r mi n al t r a ns f e r a s e a c t i v i t y i nTe t r a h y me n a e x t r a c t s [ J ] ．C e l l ，1 9 8 5 ，4 3 ( 2 Pt 1 )：4 05 —41 3 ．随后他们把这种酶正式命名为“端粒酶”端粒具有重要的生物学功能：①保护染色体不被核酸酶降解；②防止染色体相互融合；③为端粒酶提供底物，解决D N A复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制；④决定细胞的寿命。

研究论文H A I X I A K E X U E年第3期（总第3期）3海峡科学染色体的保护者—端粒与端粒酶福建教育学院理科研修部郑俊敏[摘要]端粒是位于染色体末端、能保护染色体不被降解的特殊结构。

端粒酶则是能合成端粒D N A 的酶，使得端粒的长度和结构得以稳定。

端粒和端粒酶的发现推动了科学家对人类衰老和肿瘤发生机制的研究，有助于相关疾病的预防和治疗。

文章对端粒和端粒酶的发现过程、其主要结构和功能、以及与相关疾病的预防和治疗作了简要介绍。

[关键词]端粒端粒酶结构功能2009年10月5日，瑞典皇家科学院将诺贝尔生理学或医学奖授予了3位美国科学家：伊丽莎白布莱克本（Elizabeth H.Blackburn ），卡萝尔格雷德（Carol W.Greider ）和杰克绍斯塔克（Jack W.Sz ostak ）。

诺贝尔奖主页上介绍他们获奖的原因是揭示了“染色体是如何被端粒和端粒酶保护的”。

端粒是一种在染色体末端部分的一个帽子样的特殊结构（图1），其主要作用是使染色体不被降解。

端粒酶则是帮助端粒合成的分子，它维持着端粒的长度和结构的稳定，从而保护染色体。

绝大多数成体细胞缺乏端粒酶，导致端粒保护染色体的功能逐渐丧失，这被认为是决定细胞寿命的一个重要因素〔1〕。

而在一些细胞中，如胚胎干细胞和癌细胞，端粒酶的活性高度表达，使得这些细胞不断分裂却不会遭受染色体损伤，延迟了衰老〔2〕。

同时，一些遗传病也是由于端粒酶活性的缺失而导致的。

正是由于这三位科学家开创性的工作，向人们揭开了端粒和端粒的神秘面纱，并了解了它们与人体衰老和许多疾病的关系。

而整个端粒和端粒酶的研究进程就像相继解开一个个智力谜团一样有趣，充满了思想的光辉。

重现这个思路对广大教师和学生都是有启发意义的。

本文也提供了一个很好的科学问题推演的教学案例。

图1端粒及其基本结构1端粒和端粒酶的发现染色体末端对于染色体稳定性的重要作用，最早是在上世纪30年代，Barbara M clintock （因为发现玉米的转座子获得诺奖）和Hermann M uller （因为发明用X 射线突变基因而获得诺奖）在对玉米和果蝇的研究中提出来的〔3，4〕。

端粒和端粒酶的发现和其应用摘要：端粒对维持染色体的稳定和延长细胞寿命至关重要，其长度的维持有赖于端粒酶的存在。

布莱克本和绍斯塔克发现端粒中的一种独特DNA 序列能保护染色体免于退化，格雷德和布莱克本发现了端粒酶及其作用。

这些发现揭示了端粒形成和端粒酶保护染色体的机理，3位美国科学家因此荣获2009年诺贝尔生理学或医学奖。

端粒酶和端粒结构维持的研究为我们洞悉诸如癌症、衰老以及遗传疾病综合症等医学高度相关领域提供了新方略,并促进了目前正处于临床检测的基于以端粒酶活性及表达为目标的癌症治疗新策略的发展。

综述了端粒和端粒酶发现的背景、过程及其作用。

关键词：端粒端粒酶癌症衰老遗传疾病综合症2009年诺贝尔生理学或医学由于揭示了染色体是如何通过端粒和端粒酶而得到保护的机理，2009年诺贝尔生理学或医学奖授予伊丽莎白·布莱克本( Elizabeth H Blackburn)，杰克·绍斯塔克( Jack W Szostak)和卡萝尔·格雷德(CarolW Greider) 3位博士。

他们解决了染色体末端是如何在持续的细胞分裂过程中避免遭受侵蚀或重组而得以幸存并维持自身结构稳定这一长期困惑生物学家的基本问题。

通过创造性的基因实验,证实染色体末端具有经进化保留的结构与功能。

随后，精细的生化研究揭示了负责染色体DNA末端合成的端粒酶这一早就预测到的对其内在RNA模板具有依赖性的酶的存在。

端粒酶的缺失将导致端粒重复结构在连续的细胞分裂中逐渐缩短，生命力受到抑制，并在复制衰老过程中以细胞死亡终结。

人体中,编码端粒酶复合物的基因编码元件发生的突变将导致以癌变、干细胞再生和组织维持缺陷为特征的遗传疾病发生。

许多能够无限增值的癌细胞能通过提高端粒酶活性来维持端粒结构稳定。

端粒酶的发现深刻地影响着生物医药的研究并促进了目前处于评估阶段的癌症治疗的发展。

1 端粒和端粒酶1.1 端粒端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构。

端粒和端粒酶的发现历程端粒和端粒酶的发现历程廖新化引言2009年诺贝尔生理学或医学奖授予了UCSF（加州大学旧金山分校）的Elizabeth Blackburn （简称Liz），Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学）的Carol Greider（简称Carol），以及Howard Medical School（哈佛医学院）的Jack Szostak。

诺贝尔奖主页上介绍她/他们获奖的原因是揭示了“how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase”（染色体是如何被端粒和端粒酶保护的）。

端粒和端粒酶的研究进程中贯穿着“发现现象/问题”-“提出概念/模型”-“实验验证”的思路，整个过程就像相继解开一个个puzzle（智力谜团）一样有趣，充满了思想的光辉。

重现这个思路对科学工作者是有启发意义的。

本文也提供了一个很好的科学问题推演的教学案例。

染色体末端的两个难题以及端粒的概念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（图1，简化的示意图，实际上染色体的DNA双链末端不会是平的）。

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]。

返老还童最新研究端粒与端粒酶返老还童--端粒和端粒酶细胞里每个新部件的发现，都被有趣的故事所环绕，端粒和端粒酶也不例外。

按照教科书的说法，端粒是染色体末端的一种特殊结构，是DNA与相关蛋白质的复合体。

端粒主要有两大生理功能：维持染色体结构的完整性，防止染色体被核酸酶降解及染色体间相互融合；防止染色体结构基因在复制时丢失，解决了末端复制的难题。

早在1938年9月，著名遗传学家赫尔曼〃穆勒(Hermann Muller)，首次提出端粒这一概念，以英文telomere表示。

它在题为《染色体改造》(The remaking of chromosomes)的文章中谈到，端粒一定具有某种特殊的功能，即可以对染色体的末端起到封闭的作用。

从某种意义上讲，如果染色体不被这样封闭，染色体就不会持续存在。

与此同时，另一位遗传学家芭芭拉〃麦克林托克(Barbara McClintock)也意识到这一问题。

囿于实验条件和技术，他们未能继续深入研究端粒到底具有何种特殊功能？时间行驶至上世纪70年代。

彼时刚兴起的基因重组技术，为科学家研究DNA打开一扇大门。

随着人们对DNA 聚合酶研究的深入，新的问题随之而来。

DNA每复制一轮，末端都将损失一段DNA片段。

如果没有补偿机制，DNA在经过万千代复制后，终将不断缩短甚至消失。

这一难题，被DNA 双螺旋结构发现者詹姆斯〃沃森(James Waston)称为“末端复制问题”。

2009诺奖得主布莱克本，也在思考这一重大科学问题。

1978年，它在四膜虫的rDNA末端发现了约50个串联在一起的六核苷酸重复序列CCCCAA。

原来，端粒巧妙特殊，通过重复的序列来解决“末端复制问题”。

1980年，布莱克本在学术会议上报告这一成果时，引起绍斯塔克的注意。

当时，他正尝试在酿酒酵母里，建构人工染色体，却每每遭遇被降解的结局。

布莱克本的报告，让他茅塞顿开。

他进入布莱克本的实验室，将四膜虫端粒序列整合入质粒，并将该质粒成功转入酵母细胞，使人工染色体走入现实。

酶学研究领域中的诺贝尔奖获得者及其成果摘要：酶是生命活动中的“催化剂”，主宰着生命活动的进程。

生物的生长、发育、繁殖、运动等一切生命活动都与酶的催化过程紧密相关，可以说，没有酶的参与，生命活动一刻也不能进行。

因此，酶学研究对于人们认识生命活动的本质和规律无疑是十分重要的，酶学研究中的重大发现和理论上的突破也一次又一次获得了诺贝尔奖的桂冠。

从1907年布赫纳获得酶学研究史上的第一次诺贝尔奖开始，之后在此领域中又有七次诺贝尔奖获得者。

这其中既有萨姆纳证明酶的本质是蛋白质，又有切克和奥尔特曼发现了核酶打破酶是蛋白质这一传统观念。

最近的一次是2009年医学或生理学三位美国科学家发现端粒和端粒酶保护染色体的机理。

这些诺贝尔奖获得者为酶学研究做出了巨大的贡献。

关键词：诺贝尔奖酶学发酵蛋白质核酶ATP合成酶逆转录酶限制性内切酶端粒酶1.诺贝尔化学奖获得者及其成果1.1 1907 发现无细胞发酵现象1897年，德国化学家布赫纳用砂粒研磨酵细胞，把所有的细胞全部研碎，并成功地提取出一种液体。

他发现，这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。

这个实验证明了活体酵素与非活体酵素的功能是一样的。

因此，“酶”这个词现在适用于所有的酵素，而且是使生化反应的催化剂。

19世纪中期学术界对发酵本质争论激烈。

布赫纳用实验说明了发酵主要是酵素而不是酵母细胞起作用，从而发现了酒化酶。

他的主要著作有“无细胞发酵。

”（1897年）“酒化酶发酵”（1903年）等。

他推动了生物化学、微生物学、发酵生理学和酶化学的发展，于1907年获诺贝尔化学奖。

1.2 1929年化学奖发酵机理的研究亚瑟·哈登（Harden,Sir Arthur）英国生物化学家。

1897年他加入了詹纳预防医学并开始研究酒精发酵。

1904年他把酵母提取物放入一个由半渗透薄膜制成的袋内渗析时发现，酵母酶的活性消失，它不再使糖发酵了。

然而，如果他将渗析至袋外的水加入袋内的物料中，则活性又恢复。

1998年诺贝尔生理学或医学奖——发现端粒和端粒酶如何保护染色体诺贝尔获奖者——伊丽莎白·布莱克本（美国）卡萝尔·格雷德（美国）杰克·绍斯塔克（美国）诺贝尔奖项：2009 年10 月5 日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2009 年度诺贝尔生理学或医学奖(The Nobel Prize in Physiology or Medicine)授予3位美国科学家伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth H.Blackburn)，卡萝尔·格雷德(Carol W. Greider)和杰克·绍斯塔克(Jack W. Szostak)，以表彰他们“发现端粒和端粒酶如何保护染色体”。

Blackburn 和Szostak 发现端粒的一段特殊DNA 序列能使染色体不被降解，而Greider 和Blackburn 则找到了帮助端粒合成的分子——端粒酶。

最初端粒和端粒酶的研究只是为了解决染色体复制的难题，但随着研究的深入人们发现了端粒和端粒酶的其他作用——细胞随着端粒的变短而衰老，而当端粒酶的活性足以维护端粒的长度时，细胞将会延迟衰老；在癌细胞得到永生性这一过程中，端粒酶的激活起了非常重要的作用。

1 端粒和端粒酶的发现最早观察染色体末端的科学家始于19世纪末期，Rabl在1885年注意到染色体上所有的末端都处于细胞核的一侧。

20世纪30年代，两个著名的遗传学家McClintock B 和Muller HJ 发现了染色体的末端可维持染色体的稳定性和完整性。

Muller将它定义为“telomere”。

James Watson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。

30多年前，Hayflick首次提出将体外培养的正常人成纤维细胞的“有限复制力”作为细胞衰老的表征。

在此过程中，细胞群中的大部分细胞经历了一定次数的分裂后便停止了，但它们并没有死亡，仍保持着代谢活性，只是在基因表达方式上有一定的改变。

端粒与端粒酶
2009年度诺贝尔生理学或医学奖授予伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克三位美国科学家，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。

在染色体的末端部分有一个像帽子一样的特殊结构，这就是端粒，布莱克本和绍斯塔克发现端粒的一段特殊DNA序列能使染色体不被降解，而格雷德和布莱克本则找到了帮助端粒合成的分子——端粒酶。

1984年，布莱克本实验室发现了一个有趣的现象：带着四膜虫端粒DNA的人工染色体导入到酵母后，被加上了酵母的端粒而不是四膜虫的端粒序列。

为什么在四膜虫端粒上加的是酵母的端粒序列而不是四膜虫端粒本身的序列呢？难道酵母中存在专门的“酶”来复制端粒DNA？随后，布莱克本实验室用四膜虫的核抽提液与体外的端粒DNA进行温育，证明确实存在一种“酶”能延伸端粒DNA，这种酶后来被命名为“端粒酶”。

端粒酶通过引物特异识别位点，以自身RNA为模板，在染色体末端合成端粒DNA，使端粒得以延长。

他们的发现阐明了端粒酶的作用——使端粒的长度和结构得以稳定，从而保护染色体。

细胞随着端粒的变短而衰老，而当端粒酶的活性足以维护端粒的长度时，细胞将会延迟衰老。

在癌细胞得到永生性这一过程中，端粒酶的激活起了非常重要的作用。

相反，一些遗传病正是由于端粒酶的活性缺陷最终导致细胞的损伤。

正是由于三位科学家的开创性工作让人们知道端粒和端粒酶不仅与染色体的特质和稳定性密切相关，而且还涉及细胞的衰老与损伤、癌症的发生等方面。

神奇的端粒和端粒酶作者：袁平戈来源：《肝博士》 2018年第1期人体有许多奥秘，端粒和端粒酶就是其中之一。

2009年度诺贝尔生理学或医学奖授予给了美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白·布莱克本（ E l i z a b e t hBlackburn）、美国巴尔的摩约翰·霍普金医学院的卡罗尔·格雷德（Carol Greider）、美国哈佛医学院的杰克· 绍斯塔克（ JackSzostak）以及霍华德休斯医学研究所，因他们发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。

这3位科学家的发现解决了一个生物学重要课题，即染色体在细胞分裂过程中是怎样实现完全复制，同时还能受到保护且不发生降解。

人的生老病死，这或许是生命最为简洁的概括，3位科学家的发现可能由此揭开了人类衰老和罹患肿瘤等严重疾病的奥秘。

一、端粒和端粒酶的基本概念端粒是在细胞染色体末端部分像帽子一样的特殊结构，像一根鞋带两端的塑料帽，端粒就是染色体两端的“帽”。

染色体是细胞核中的一种线状物质。

正常人的体细胞有23对染色体，染色体携有遗传信息，对人类生命具有重要意义，其中的X和Y染色体是决定男女性别的性染色体。

端粒是细胞内染色体末端的‘保护帽’，它能够保持染色体的稳定性，就像一个忠诚的“ 生命卫士” ，不但保护染色体DNA免受外界不良因素的侵蚀，而且它把基因组序列包裹在内部，在复制过程中以牺牲自身而避免染色体结构基因被破坏，从而防止了遗传信息的丢失，维护了染色体结构和功能的完整。

诺贝尔生理学或医学奖获奖者之一的伊丽莎白·布莱克本说：“伴随着人的成长，端粒逐渐受到磨损。

”端粒不仅与染色体的个性特质和稳定性密切相关，还涉及细胞的寿命、衰老与死亡。

简单讲，端粒变短，细胞就老化。

端粒DNA可决定细胞的寿命，细胞每分裂一次，染色体的端粒重复序列就要丢失大约50-100个碱基，端粒便会慢慢缩短。

当端粒长度缩短到一定程度，会使细胞停止分裂，导致衰老与死亡。