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

2009年诺贝尔生理学或医学奖研究成果介绍摘要：2009年10月5日瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔生理学或医学奖评审委员会宣布将本年度诺贝尔生理学或医学奖授予三位美国科学家伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth H Blackburn)、卡罗尔·格雷德(Carol W．Greider)和杰克·绍斯塔克(Jack W．Szostak)，以表彰他们在上世纪80年代发现了“端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。

本文主要介绍端粒和端粒酶是如何保护染色体的。

关键词：端粒，端粒酶，染色体Elizabeth Blackburn教授1948年出生在澳大利亚塔斯马尼亚州霍巴特市，毕业于墨尔本大学，1975年在剑桥大学获博士学位，而后在耶鲁大学做博士后，1990年至今在加州大学任教。

Jack Szostak教授1952年出生在英国伦敦，毕业于加拿大麦吉尔大学，1977年在美国康奈尔大学获博士学位，现供职于哈佛医学院、麻省总医院和霍华休斯医学研究所。

这两位科学家合作证实了真核生物的端粒具有保护染色体末端的作用。

Carol Greider教授1961年出生在美国加州的圣地亚哥，1987年在加州大学Black—burn教授的指导下获博士学位，而后在冷泉港实验室做博士后，1997年至今任教于约翰·霍普金斯大学医学院。

Greider教授与Blackbum教授合作发现了催化延伸端粒结构的端粒酶。

1 端粒能保护染色体末端以下仅以哺乳动物的端粒为例加以介绍。

哺乳动物端粒的重复序列为(TTAGGG／AATCCC)，其中G链3’端是一段单链的悬突(overhang)，C链5’端以序列(ATC)结束。

电镜观察发现，端粒结构是一个双环结构，称为T环(T—loop)，3’端的悬突替代G链的一段序列与C链配对，形成D环(D-loop)，T环的形成使得染色体的末端被包裹保护起来而免遭破坏。

哺乳动物的端粒与一个6种蛋白构成的复合物shelterin结合，这6种蛋白分别为TRFl、TRF2、POTl、TIN2、Rapl和TPPl。

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 h Blackburn）、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（Jack Szostak）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。

也就是说端粒的长度决定了人类的健康状态和寿命，当端粒变短时，人便老去，各种疾病缠身；端粒消失，人的寿命也到了尽头。

端粒(酶)的结构功能及其与衰老和癌症的关系
梁铮铮;胡剑
【期刊名称】《细胞生物学杂志》
【年(卷),期】2003(25)1
【摘要】端粒是真核生物线性染色体末端由重复DNA序列和蛋白质结合形成的复合结构。

在哺乳动物中,其特殊的环形结构与多种结合蛋白形成了端粒功能的基础。

端粒酶具有逆转录酶特性和维持端粒长度的功能,其活性与恶性肿瘤的发生密切相关。

衰老是大多数真核细胞分裂到一定次数后必然走上的道路,端粒的缩短是其中重要的调控因素,并在早衰症患者中表现出异常。

癌细胞的恶性转化过程中,端粒酶的激活是一重要步骤,此过程可受到多水平多途径的调节。

癌症和衰老相互联系,端粒酶可能在两者交错的网络中体现了这一联系。

【总页数】7页(P8-14)
【关键词】端粒形态;端粒酶;结构;功能;衰老;癌症
【作者】梁铮铮;胡剑
【作者单位】中国农业大学农业生物技术国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】R361.3;R730.2
【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.解开衰老及癌症发生之谜的"金钥匙"——黑龙江省肿瘤学专家解读端粒和端粒酶奥秘 [J], 衣晓峰;孙理;邱黎
3.端粒、端粒酶同衰老与癌症关系的研究进展 [J], 薛广生
4.端粒(酶)同癌症与衰老关系的研究进展 [J], 马鹤雯;张玉静;阮承迈;陈守义;张立树
5.端粒与端粒酶在衰老和癌症中的作用 [J], 潘敬远
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诺奖科学家告诉你：如何延缓衰老“身心健康的秘诀，不是哀悼过去、担心未来或预见困难，而是明智而认真地活在当下”——2009年诺贝尔医学奖得主伊丽莎白·布莱克本而控制衰老的关键，就在于照顾我们身体里这个“小东西”。

正是因为这一发现，著名生物学和细胞学家教授伊丽莎白·布莱克本与其团队一举摘得2009年诺贝尔生理学或医学奖。

伊丽莎白·布莱克本伊丽莎白·布莱克本发现，在细胞染色体的末端DNA序列有一个叫做“端粒”的结构，像极了鞋带两端防止磨损的塑料套。

这个结构负责保护染色体，它的长度与我们的健康水平和寿命息息相关。

细胞每分裂一次，端粒就会短一点。

随着年龄增长，端粒不断被磨损，也就失去了对DNA的保护作用，导致遗传物质不稳定。

当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂了，细胞由此衰老，最终导致人体机能退化，直至死亡。

衰老的本质就是细胞衰退的过程。

端粒学说她指出，端粒越长的人，就会越年轻健康；端粒越短的人衰老得更快，患病的风险会更大。

但是，端粒也不是说越长越好，有科学家做过实验，给人体补充端粒酶，可以一定程度上增加端粒的长度，但是端粒长了，细胞就会无节制的复制，最终的结果就是表现为癌症。

端粒的长度和遗传因素息息相关，端粒的长短是可以遗传给后代的。

比如一个人的经济状况不太好，经常对钱很焦虑，那么时间长了，他的端粒就会缩短，如果这个时候他有了一个孩子，那么孩子的端粒也可能因此缩短，由于端粒的保护作用降低，甚至会提高某些遗传病的患病率。

而且由于本身经济条件就不好，一旦患病，想要治疗更是没有条件，给原本就不富裕的生活雪上加霜。

所以处于低谷状态还是不要着急要孩子的好，等有朝一日经济充裕，再考虑也不迟。

但后天的一些条件也会影响端粒的长度。

慢性压力、精神紧张、负面情绪、负面思考、人际矛盾、不和谐的社群关系等都会伤害端粒。

端粒的衰退并非不可逆，如果能改变心境和日常行为，就能保护端粒。

为了保护端粒，开启“逆生长”，你不妨吃有益端粒的食物，进行锻炼身心的训练。

细胞衰老的端粒学说
细胞衰老的端粒学说是指，随着细胞的不断分裂，其染色体末端的端粒会逐渐缩短，最终导致细胞停止分裂和死亡的一种学说。

这一学说是由美国生物学家伊丽莎白·布莱克本和卡罗尔·格雷德尔于1985年提出的，他们因此获得了2009年的诺贝尔生理学或医学奖。

端粒是染色体末端的一段DNA序列，其主要作用是保护染色体免受损伤和降解。

然而，每次细胞分裂时，端粒都会缩短一小段，因为DNA聚合酶无法完全复制端粒区域。

当端粒缩短到一定程度时，细胞就会停止分裂，进入一种称为“细胞衰老”的状态。

此外，端粒缩短还会导致染色体不稳定，易于发生染色体重排和突变，从而增加癌症等疾病的风险。

然而，不是所有的细胞都会受到端粒缩短的影响。

例如，干细胞和癌细胞具有一定的端粒长度保护机制，可以通过酶的作用来延长端粒长度，从而保持细胞的分裂能力。

这也是为什么干细胞和癌细胞可以不断分裂和增殖的原因。

端粒学说的发现对于人类健康和疾病的研究具有重要意义。

例如，科学家们正在研究如何通过延长端粒长度来延缓或逆转细胞衰老的过程，从而治疗老年病和癌症等疾病。

此外，端粒长度还可以作为一种生物标志物，用于评估个体的生理年龄和健康状况。

端粒学说是细胞衰老机制的重要组成部分，其发现为人类健康和疾
病的研究提供了新的思路和方法。

未来，我们可以期待更多的研究成果，从而更好地理解和控制细胞衰老的过程。

以端粒和端粒酶为背景的一组高中生物学试题解析（注：本文修订版发表于《生物学教学》2010年第3期）汪久佳（江苏省南京市江宁高级中学，211100)徐英（江苏省苏州市第四中学，215003）摘要：本文对2009年诺贝尔医学或生理学奖的颁奖领域——端粒和端粒酶有关的一组高中生物学试题作了解析。

关键词：诺贝尔奖端粒和端粒酶试题解析由于发现端粒和端粒酶保护染色体的机理，美国3位科学家Elizabeth Blackburn、Carol Greider和Jack Szostak被授予2009年诺贝尔生理学或医学奖。

端粒是真核细胞内染色体末端的DNA重复片断，经常被比做鞋带两端防止磨损的塑料套。

在新细胞中，细胞每分裂一次，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而死亡。

端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，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。

端粒和端粒酶的发现对癌症和衰老的研究具有重要意义。

人教版高中教材《生物1·必修·分子与细胞》在第6章第3节《细胞的衰老和凋亡》中提到了有关细胞衰老的端粒学说，在生物试题中也常常以端粒和端粒酶作为命题背景。

笔者梳理了与端粒、端粒酶相关的高中生物学试题并解析如下：1、选择题例1 控制细胞分裂次数的“时钟”是位于染色体两端的一种特殊结构（端粒），它随着细胞分裂而变短。

癌细胞中，存在延长染色体端粒的酶，正常人的生殖细胞中也有。

据此你认为体细胞不能无限分裂的原因是( )A．缺少合成端粒酶的氨基酸 B．缺少控制端粒酶合成的基因C．控制端粒酶合成的基因发生突变 D．控制端粒酶合成的基因没有表达【解析】考查细胞分裂和细胞分化。

体细胞不能无限分裂，因为细胞中没有端粒酶，但正常人的生殖细胞中有，说明体细胞中存在控制端粒酶合成的基因，只是没有表达。

答案：D例2 在多莉羊问世以后，许多人怀疑多莉可能不是来自成年羊的体细胞，而是来自实验中污染的胚胎细胞。

2009年诺贝尔生理学或医学奖和诺贝尔化学奖简介
佚名
【期刊名称】《基础医学与临床》
【年(卷),期】2009(029)011
【总页数】1页(P封2)
【正文语种】中文
【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、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
3.2004年诺贝尔生理学或医学奖及化学奖简介 [J], 李虹;张明峰
4.基于2020年度诺贝尔生理学或医学奖、化学奖的原创试题命制 [J], 汪兴泽;殷俊才
5.RNA干扰的发现获2006年的诺贝尔生理学或医学奖真核细胞转录的分子基础研究获2006年诺贝尔化学奖 [J], 祁国荣
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端粒、端粒酶、细胞衰老与癌症端粒、端粒酶与细胞衰老和癌症的关系摘要：端粒存在于真核生物线性染色体末端，端粒酶是癌组织中特异表达的关键酶。

端粒的长短对细胞的持续增殖有极其重要的作用，而端粒酶可以保持端粒DNA序列的稳定、基因组的完整。

关键字：端粒、端粒酶、细胞衰老、细胞癌变细胞的衰老和癌变一直科学家研究的热点，自发现端粒与端粒酶后，并对它们的深入研究，目前普遍认为端粒与端粒酶是与细胞的衰老和癌变有直接的关系，端粒可以维持染色体的完整性和独立性，经长期的研究证明，端粒酶是由RNA和蛋白质组成的逆转录酶，可以以自身RNA为模板不断合成新的端粒DNA序列添加到染色体末端弥补了末端DNA的损失，从而阻止端粒的缩短【1】。

换句话说，端粒变短细胞就很可能老化，相反如果端粒酶的活性很高，端粒长度就能保持稳定，细胞的老化就被有效的延缓。

并且认为端粒酶可能是目前已知的、最为广谱的恶性肿瘤表面分子标记物，抑制其活性可能成为癌症治疗的有效方法，并未癌症的治疗提供新思路。

1.端粒的发现、结构与功能20世纪30年代，著名的遗传学家穆勒（Hermann）和麦克林托克（Barbara McClintock）分别以果蝇和玉米为材料发现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【2】，然而染色体的自然末端却无法自然连接，而且只有当染色体末端结构完整时细胞才能完成复制。

既然染色体的断裂末端这么容易相互融合，那么染色体的自然末端为什么不容易相互融合？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，应该有一个特殊的结构来避免染色体之间的相互融合。

为显示它的独特性，穆勒于1938年独创了一个单词tolemeres(端粒)来描述此结构。

但直到1978年布莱克发现在四毛虫的染色体中发现了精确的端粒结构，他们发现端粒是由一串简单重复序列ＴＴＧＧＧＧ形成的【３】。

二氢槲皮素和端粒酶让你长生不老！原标题:二氢槲皮素和端粒酶让你长生不老！对于大多数人来讲，生老病死是人之常情。

但是，有一位45岁的女企业家，她想成为“老病死”的例外。

作为拒绝接受衰老的生物黑客运动重要人物之一，Elizabeth Parrish身先士卒，拿自己做抗衰老的DIY临床试验。

首先，为了「逆转」衰老，Parrish往体内注射了携带端粒酶基因的病毒。

端粒酶的主要作用是延长染色体两端端粒的长度，维持染色体（基因的载体）的稳定。

端粒有个外号，叫「生命时钟」，人体DNA每次分裂复制，端粒就缩短一点，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。

在闭关7个月之后，Parrish对外宣布，初步的临床结果表明，她可能找到了打败「时间」的方法。

经过两次基因治疗之后，Parrish白细胞的端粒由原来的6.71kb延长到7.33kb，回到了20多岁的水平。

Parrish表示：「最好的情况是，我们的治疗手段为我的白细胞增加了20年的健康寿命，是我的免疫系统变得更加高效。

但是我们还需要时间，以及深入的研究，只有数据才有话语权。

」端粒酶的发现2009年诺贝尔生物与医学奖2009年，在斯德哥尔摩举办的诺贝尔奖颁奖礼，无疑是一场空前盛会，不光美国前任总统奥巴马亲临现场，更有3位美国知名抗衰老科学家伊丽莎白·布莱克本（Elizabeth Blackburn）、卡罗尔·葛莱德尔（Carol Greider）和杰克·卓斯塔克（Jack Szostak）共同获得了诺贝尔医学奖，以奖励他们发现了人类逆转衰老的关键——端粒酶。

著名生命科学研究专家克里教授说：每个人都有2次长寿的机会，一次是受精卵形成之时，大多数的人都错过了，而端粒酶则是你的第二次机会。

端粒酶逆转衰老从细胞层面开始恢复活性，可以促进端粒的生长，把DNA复制的缺陷填补起来，藉由把端粒修复延长，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。

2009年诺贝尔生理学或医学奖得主主要成果及对人类社会的影响生命科学学院 2010级生物学试验班马福林辅导教师：丁显平教授内容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。

北京时间10月5日下午17时30分，2009年度诺贝尔生理学或医学奖在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓，三名美国科学家Elizabeth.Blackburn、Carol W. Greider以及Jack W. Szostak共同获得该奖项。

他们发现了由染色体冠制造的端粒酶，这种染色体的自然脱落物将引发衰老和癌症。

关键词端粒 端粒酶 染色体 诺贝尔生理学与医学奖 延缓衰老 治疗癌症1． 简述获奖者成果2009年度诺贝尔生理学或医学奖于北京时间10月5日下午17时30分，在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓，三位美国科学家伊丽莎白•布兰克波恩(Elizabeth H. Blackburn)、卡罗尔•格雷德(Carol W. Greider)以及杰克•绍斯塔克(Jack W. Szostak)共同因发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理而获得该奖项卡罗林斯卡医学院方面称，这三人“解决了生物学上的一个重大问题”，即在细胞分裂时染色体如何进行完整复制，如何免于退化。

其中奥秘全部蕴藏在端粒和端粒酶上。

由染色体根冠制造的端粒酶是染色体的自然脱落物，能引发衰老和癌症。

端粒也被科学家称作“生命时钟”，在新细胞中，细胞每分裂一次，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而死亡。

Elizabeth H. Blackburn他们发现的端粒酶，在一些失控的恶性细胞的生长中扮演重要角色。

大约90%的癌细胞都有着不断增长的端粒及相对来说数量较多的端粒酶。

换句话说，正常的细胞，每次复制时都会发生端粒的缩短，因此，细胞复制的次数是有限的，一般50次左右。

但是这三人发现癌细胞发现了一种酶，因为这种酶的关系，癌细胞的端粒不会发生正常细胞中的缩短现象。