分类：教育/科学-理工学科-生物学
问题：人的细胞一生只能分裂50～60次的过程细胞到底如何分裂，50
细胞到底如何分裂，50-60次的时间不长啊！
回答：理论上说，细胞的寿命决定于端粒的长度和端粒ＤＮＡ在体内的消减速度。　　早在1938年，Muller便发现了端粒（Telomere），然而对端粒的深入研究却开始于20世纪70年代后期。端粒酶（Telomerase）是1985年由Blackbun实验室在四膜虫细胞核提取物中首先发现并纯化，随后在尖毛虫（Oxytricha）、游仆虫（Euplotes）及人的Hela细胞等细胞中被证实。有关研究表明，端粒、端粒酶与细胞寿命直接相关，端粒酶的激活和表达程度与肿瘤的发生和转移也有十分密切的关系。 　　1　端粒　　端粒是存在于真核生物线性染色体末端，由串联重复的短的ｄｓＤＮＡ序列及其相关的蛋白所组成的ＤＮＡ－蛋白复合体。ｄｓＤＮＡ中的一条为富Ｇ链，以5′→3′指向染色体末端，比另一条互补链长8个～12个碱基，这是端粒ＤＮＡ分子的结构特征，是端粒酶识别工作的基础。　　端粒既有高度的保守性，如原生动物、真菌、植物、动物序列都很相似；又有种属特异性，如四膜虫重复序列为ＧＧＧＧＴＴ，草履虫为ＴＴＧＧＧＧ，人和哺乳动物为ＴＴＡＧＧＧ，等等。　　端粒的功能除保证ＤＮＡ完整复制外，还在维持染色体结构稳定（保护染色体不分解和染色体重排及末端不相互融合等），染色体在细胞中的定位（使之不随机分布）和引起细胞衰老等方面起着重要作用。众所周知，真核ＤＮＡ是线性ＤＮＡ，复制时由于模板ＤＮＡ起始端为RＮＡ引物先占据，新生链随之延伸；引物ＲＮＡ脱落后，其空缺处的模板ＤＮＡ无法再度复制成双链。因此，每复制一次，末端ＤＮＡ就缩短若干个端粒重复序列，即出现真核细胞分裂中的“末端复制问题”。当端粒缩短到一定程度时即引起细胞衰老，故端粒又称“细胞分裂计时器”。　　2　端粒酶　　端粒酶是一种逆转录酶，是一种由蛋白质和ＲＮＡ构成的核糖核蛋白体。其ＲＮＡ成分中含有与端粒ＤＮＡ富G链互补的部分，起着合成模板的作用。　　端粒酶具有对端粒的延伸作用，在没有端粒酶的细胞中，端粒会逐渐缩短直至损害基因；有端粒酶存在的细胞，则该酶会不断补充新的端粒，使之处于一种不断伸缩的动态平衡中。端粒酶的另一个功能是修复断裂的染色体末端。当断裂的染色体末端有富Ｇ、ＴＤＮＡ存在时，即使没有完整的端粒重复序列存在，它也能被端粒酶作为引物ＤＮＡ并为之延伸端粒序列。因修复断端免遭外切酶对染色体ＤＮＡ的更多切割，端粒酶在某种意义上讲也维护了基因组的稳定性。此外，在端粒合成中端粒酶还具有去除错配碱基的纠错作用，不仅可以除去错配碱基，还可除去延伸超过模板范围的碱基。有实验证实，在嗜热四膜虫的小核中，端粒酶还有影响姊妹染色体分离的作用［1］。　　不同物种中端粒酶使端粒延伸的反应具有宿主特异性，即无论此酶来源于何种生物，它催化重新合成的端粒都具有宿主生物的特异性。　　3　端粒、端粒酶与细胞寿命　　细胞衰老是细胞生命活动的必然规律，Hayflick等指出：细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定的寿命的；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的极限。这就是著名的“Hayflick极限”。Hayflick等还发现，细胞的增殖能力与供体的年龄有关。如从胎儿肺得到的成纤维细胞可在体外条件下传代50次，而从成人肺得到的成纤维细胞只能传代20次，提示这可能与成人细胞的端粒长度小于胎儿细胞的端粒长度有关。　　1990年，Harley等人在研究体外培养的人成纤维细胞时，得到细胞衰老过程中端粒损失的直接证据。他们分别取新生儿、24岁、71岁和91岁的供体的成纤维细胞进行体外培养，并使之衰老。结果发现，随着成纤维细胞的不断分裂，染色体末端限制性片段（ＴＲＦ）的长度都逐渐减少，而染色体内部的重复序列并不减少。进一步实验证明，如果细胞不分裂，则ＴＲＦ的长度不减少。说明染色体末端重复序列ＴＴＡＧＧＧ（端粒）在细胞衰老过程中特异地依赖ＤＮＡ复制而丢失［2］。相反，精子中的端粒长度与受试者的年龄无关。这是因为精子中有端粒酶的表达，使端粒保持恒定长度的缘故。所以，端粒的长度被认为是人体细胞寿命的标志。　　正常体细胞中（生殖细跑、干细胞及外周淋巴细胞等除外），一般很难测知端粒酶的活性。所以随着细胞的不断分裂，染色体末端的端粒序列便会不断缩短，当人的ＴＲＦ缩短到临界长度（Checkpoint）5Kbp～7Kbp时，就有信号指令细胞退出细胞周期（Ｍ１），并启动细胞衰老机制，使细胞出现衰老。如果细胞此时被病毒感染，或某些抑癌基因如Ｐ53、Ｒｂ等发生突变，则细跑可以越过Ｍ１期而继续分裂。此时端粒酶仍然没有活性，端粒长度继续缩短，最终当端粒长度短到极限，即ＴＲＦ为2Kbp～4Kbp时，细跑进入危机期（Ｍ２），这时，由于染色体端粒对染色体的保护作用丧失，染色体不稳定性增加，染色体间出现端—端融合的现象，细胞因而死亡。相反，在有端粒酶活性的细胞中，由于端粒不断得到补充延伸，因而细胞会表现不死性。　　理论上说，细胞的寿命决定于端粒的长度和端粒ＤＮＡ在体内的消减速度。但有资料表明，有一些动物有较长的端粒而寿命不长，如老鼠的端粒长达50Kbp～150Kbp，而人只有15Kbp，但人比老鼠寿命长得多。在酵母细胞中也发现，酵母细胞分裂24代之后会死亡，但老年细胞没有发现端粒的明显缩短［3］。所以端粒对细胞寿命的影响有多大尚难定论。　　4　细胞的不死性　　研究表明：精子等胚性细胞内可检测出端粒酶活性，因而细胞中端粒的长度稳定而且很长，表现为永生细胞；而在没有端粒酶活性的细胞中，随着细胞分裂的进行，当ＴＲＦ长度缩短为2Kbp～4Kbp时，细胞进入危机期（Ｍ２），此时大多数细胞就会死亡。但其中有极少数细胞其端粒酶活性因某些原因被激活，从而使端粒不断维持在一定的长度而不再缩短，因而稳定了染色体，细胞亦逃过死亡成为无限增殖的细胞——肿瘤细胞。所以许多肿瘤组织和转化细胞都在不断细胞分裂中维持稳定而短的ＴＲＦ。　　据罗建新等报道［4］：对43例鼻咽癌患者活检标本进行检测，端粒酶活性呈阳性者39例，阳性率达90．7％；动物实验也证明，端粒酶活性阳性率随肿瘤的发展过程而增高。此前，日本家曾测定了66个原发性胃癌样品的端粒酶活性，其中85%有酶活性。因此他们认为端粒酶的激活可能是肿瘤形成过程中的一个关键步骤。此外，其他的研究者们在乳腺癌、卵巢癌、白血病、结肠癌、肝癌、肾癌中也都测到了端粒酶活性。因此，端粒酶被认为是肿瘤诊断和预防的重要指标。　　大多数事实证明，端粒、端粒酶与细胞寿命直接相关，且端粒酶的激活和表达程度与肿瘤的发生、发展也有十分密切的关系。因此，如何合理地控制端粒的长度，控制端粒酶的激活和抑制，以达到延缓衰老和防癌、治癌的目的，将会是一项意义深远的、富有挑战性的工作。——参考出处：