染色体端粒和端粒酶培训课件.ppt

1、染色体端粒和端粒酶染色体端粒和端粒酶1.日常生活中，人们提倡日常生活中，人们提倡“节食增寿节食增寿”，请问有，请问有什么科学道理？什么科学道理？2.DNA末端复制问题产生的原因和解决办法？末端复制问题产生的原因和解决办法？讨讨 论论2染色体端粒和端粒酶 DNADNA末端复制问题产生的原因末端复制问题产生的原因3染色体端粒和端粒酶一一 端粒和端粒酶的定义端粒和端粒酶的定义二二 端粒的结构和功能端粒的结构和功能三三 端粒酶的结构和合成端粒的机制端粒酶的结构和合成端粒的机制四四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老主要内容主要内容4染色体端粒和端粒酶一一 端粒和端粒酶的定义端粒和

2、端粒酶的定义（一）（一）端粒端粒（telomere）染色体末端由染色体末端由重复重复DNA序列序列和和相关蛋白相关蛋白组组成的特殊结构，具有稳定染色体结构和完整性成的特殊结构，具有稳定染色体结构和完整性的功能。的功能。5染色体端粒和端粒酶一一 端粒和端粒酶的定义端粒和端粒酶的定义（二）端粒酶（二）端粒酶（telomerase）是是核蛋白逆转录酶核蛋白逆转录酶，以自身，以自身RNA为模板，为模板，合成端粒合成端粒DNA，将端粒，将端粒DNA加至真核细胞染加至真核细胞染色体末端，为细胞持续分裂提供遗传基础。色体末端，为细胞持续分裂提供遗传基础。由于端粒和端粒酶与由于端粒和端粒酶与染色体保护、肿瘤发

3、染色体保护、肿瘤发生、细胞衰老生、细胞衰老等现象密切相关，所以它成为科等现象密切相关，所以它成为科学家当前的研究热点。学家当前的研究热点。6染色体端粒和端粒酶 Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009n发现了发现了“端粒和端粒酶如何保护染色体的端粒和端粒酶如何保护染色体的”Elizabeth Blackburn Carol Greider Jack Szostak 7染色体端粒和端粒酶Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009 主要成就：主要成就：他们共同解决了生物学的一个重大问他们共同解决了生物学的一个重大

4、问题，即题，即“在细胞分裂时染色体如何完整地自我复在细胞分裂时染色体如何完整地自我复制以及染色体如何受到保护以免于退化制以及染色体如何受到保护以免于退化”。“这这三位科学家向我们展示，解决办法存在于染色体三位科学家向我们展示，解决办法存在于染色体末端末端端粒，以及形成端粒的酶端粒，以及形成端粒的酶端粒酶。端粒酶。”8染色体端粒和端粒酶二二 端粒的结构和功能端粒的结构和功能（二）端粒的功能（二）端粒的功能1、稳定染色体末端结构；、稳定染色体末端结构；10染色体端粒和端粒酶 （1）端粒端粒T环环结构结构 (terminal loop)，使染，使染色体末端封闭起来，免色体末端封闭起来，免遭破坏；遭破

5、坏；（2）端粒端粒D环环结构结构(displacement loop)，结合结合TRF2等蛋白，阻等蛋白，阻止染色体末端融合和损止染色体末端融合和损伤反应。伤反应。11染色体端粒和端粒酶 没有游离的末端是染色体末端稳定的关键没有游离的末端是染色体末端稳定的关键12染色体端粒和端粒酶二二 端粒的结构和功能端粒的结构和功能（二）端粒的功能（二）端粒的功能1、稳定染色体末端结构；、稳定染色体末端结构；2、保持染色体、保持染色体DNA遗传信息复制的完整性，解遗传信息复制的完整性，解决决DNA末端复制问题；末端复制问题；13染色体端粒和端粒酶3535535353TelomeraseDNA synthes

6、is35 保持染色体保持染色体DNA遗传信息复制的完整性遗传信息复制的完整性14染色体端粒和端粒酶二二 端粒的结构和功能端粒的结构和功能（二）端粒的功能（二）端粒的功能1、稳定染色体末端结构；、稳定染色体末端结构；2、保持染色体、保持染色体DNA遗传信息复制的完整性，解遗传信息复制的完整性，解决决DNA末端复制问题；末端复制问题；3、与细胞衰老有关。细胞愈年轻，端粒愈长；、与细胞衰老有关。细胞愈年轻，端粒愈长；细胞愈老，端粒愈短。细胞愈老，端粒愈短。15染色体端粒和端粒酶细胞分裂细胞分裂 细胞分裂细胞分裂 端粒长短与细胞衰老有关端粒长短与细胞衰老有关染色体染色体端粒端粒 端粒端粒 细胞将停止分

7、裂而趋于老化细胞将停止分裂而趋于老化16染色体端粒和端粒酶三三 端粒酶的结构和合成端粒的机制端粒酶的结构和合成端粒的机制（一）端粒酶的结构（一）端粒酶的结构 由由RNA组分和组分和蛋白质蛋白质组分组成。组分组成。17染色体端粒和端粒酶（二）端粒酶合成端粒的机制（二）端粒酶合成端粒的机制18染色体端粒和端粒酶（一）肿瘤发生（一）肿瘤发生:端粒端粒-端粒酶学说端粒酶学说 随着细胞分裂次数的增加，随着细胞分裂次数的增加，端粒逐渐缩短端粒逐渐缩短，当其缩短到关键长度时，当其缩短到关键长度时，细胞停止分裂细胞停止分裂，大部，大部分细胞在基因调控下衰老死亡。分细胞在基因调控下衰老死亡。极少部分细胞通过病毒

8、基因的整合或抑癌基极少部分细胞通过病毒基因的整合或抑癌基因的突变而逃脱死亡，通过某种机制因的突变而逃脱死亡，通过某种机制激活端粒激活端粒酶酶，使端粒长度得以维持，使端粒长度得以维持，成为永生细胞成为永生细胞，无，无限增殖，形成肿瘤。限增殖，形成肿瘤。四四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老19染色体端粒和端粒酶四四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老n在正常人的体细胞中，检测不到端粒酶活性；在正常人的体细胞中，检测不到端粒酶活性；n85%-95%的肿瘤细胞中，检测到端粒酶活性；的肿瘤细胞中，检测到端粒酶活性；n抑制端粒酶活性，可以使永生细胞转化为正常

9、抑制端粒酶活性，可以使永生细胞转化为正常细胞。细胞。n临床应用：临床应用：1、直肠癌的早期诊断方法、直肠癌的早期诊断方法 2、治疗癌症：、治疗癌症：RNA干扰技术干扰技术20染色体端粒和端粒酶（二）细胞衰老：生命钟假说（二）细胞衰老：生命钟假说 人体细胞中，端粒酶延长端粒的作用是在人体细胞中，端粒酶延长端粒的作用是在胚系胚系完成的，当胚胎发育完成后，完成的，当胚胎发育完成后，端粒酶活性端粒酶活性被抑制被抑制。当人出生以后，端粒就象是一个伴随着细当人出生以后，端粒就象是一个伴随着细胞分裂繁殖的胞分裂繁殖的“生命之钟生命之钟”，历数着细胞可分，历数着细胞可分裂的次数，同时也见证了细胞由生长到衰老死

10、裂的次数，同时也见证了细胞由生长到衰老死亡的整个生命历程。亡的整个生命历程。四四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老21染色体端粒和端粒酶Telomerase activity is repressed in somatic cells of Telomerase activity is repressed in somatic cells of multicelluar organisms resulting in a gradual multicelluar organisms resulting in a gradual shortening of the chro

11、mosome with each cell shortening of the chromosome with each cell generation.As this shortening reaches informational generation.As this shortening reaches informational DNA,the cells senesce and die.DNA,the cells senesce and die.细胞分裂细胞分裂 端粒阈值端粒阈值细胞停止分裂，走向死亡细胞停止分裂，走向死亡When telomerase activity is rep

12、ressed22染色体端粒和端粒酶端粒长短与细胞分裂次数端粒长短与细胞分裂次数呈正比呈正比端粒长短端粒长短 基因探针检测基因探针检测胎儿细胞株胎儿细胞株婴儿细胞株婴儿细胞株青年细胞株青年细胞株老年细胞株老年细胞株不同年龄段不同年龄段端粒长度端粒长度研究端粒丢失速率，研究端粒丢失速率，预测人类寿命预测人类寿命长短23染色体端粒和端粒酶 四四 端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老端粒、端粒酶与肿瘤和细胞衰老 端粒与生物体衰老的经典例证端粒与生物体衰老的经典例证 19961996年年7 7月，克隆羊多月，克隆羊多莉出生，莉出生，6 6年后年后，她得了一，她得了一般老年时才会得的关节炎般老年时才会得的关节炎和肺病而死亡。和肺病而死亡。羊的平均寿命是羊的平均寿命是1212岁。岁。克隆多莉时，使用的是克隆多莉时，使用的是 6 6岁成年羊的体细胞核。岁成年羊的体细胞核。24染色体端粒和端粒酶