作业帮如何从生物进化的角度来解释动物寿命和端粒基因?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/05 14:50:48
如何从生物进化的角度来解释动物寿命和端粒基因?
如何从生物进化的角度来解释动物寿命和端粒基因?
如何从生物进化的角度来解释动物寿命和端粒基因?
端粒长度决定生物寿命
西班牙马德里国立癌症研究中心的玛莉亚·比拉斯科博士是这项商业端粒检测方法的发明者,她说这是一种非常简单、快捷的检测方法,能在同一时间对很多样本进行分析.更重要的是,可以通过检测发现危险的、非常短的端粒.
端粒与寿命的关系早就被科学研究所证实,2009年的诺贝尔生理学或医学奖就授予了发现端粒的三位科学家.他们发现,人和一些动物的细胞核(DNA,也称染色体)的两端有一个帽子状的东西,称为端粒.端粒实际上就是一种DNA片段,由特殊的碱基序列构成.端粒的作用是保护染色体,由端粒酶来启动、制造和维持其功能.端粒的长度决定着生物的寿命,端粒越短,生物的寿命越短.
端粒酶的活性是调控衰老的关键因素.人年轻时,端粒酶的活性较大,容易维持和延长端粒.但在年老时,端粒酶活性低,难以维持端粒的长度,端粒就会缩短,因此衰老会慢慢显露.而且,也有研究发现,男性端粒长度缩短略快于女性,这也是男性平均年龄低于女性的原因.
首先，端粒不是被加上用来“限制寿命”，而相反的，是用来保护DNA在复制过程中的完整性。
线状染色体复制起始于RNA引物结合在复制起始位点，然后DNA聚合酶从5’到3’方向延伸合成新链。RNA引物在复制完成后，将从DNA链上解离并留下一段单链DNA在5’末端。每次DNA的复制，新链就会再损失RNA引物的长度和信息。端粒就可以看做在DNA链的两端，一些不包含信息的序列。那么每次复制的时候，我们...
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首先，端粒不是被加上用来“限制寿命”，而相反的，是用来保护DNA在复制过程中的完整性。
线状染色体复制起始于RNA引物结合在复制起始位点，然后DNA聚合酶从5’到3’方向延伸合成新链。RNA引物在复制完成后，将从DNA链上解离并留下一段单链DNA在5’末端。每次DNA的复制，新链就会再损失RNA引物的长度和信息。端粒就可以看做在DNA链的两端，一些不包含信息的序列。那么每次复制的时候，我们仅损失的端粒部分的序列，就有效保护了其他含有信息的部分。除了存在于染色体末端充当物理上的屏障以外，端粒的序列可以被一系列的端粒相关的蛋白识别并结合形成一定的二级结构。 这些蛋白和二级结构的存在使得染色体末端不被DNA修复通路识别（特别是double-stranded breaks）, 从而不同的染色体末端免遭被DNA修复通路乱牵红线。如果没有这些端粒蛋白的保护，不相干的两个染色体可能会共价连接在一起，悲惨共度短短的一生。因此端粒是非常必要的染色体结构。
尽管DNA复制会导致端粒逐代变短，端粒酶会在S到G2周期中在染色体末端添加几个重复的固定的序列，让端粒再补回来一点。这个机制是十分保守的。除了果蝇外，被研究过的物种小到酵母草履虫，大到老鼠和人，都是利用端粒酶来保持端粒的长度在固定的范围内（后面会提到这个固定的端粒长度范围因物种而异）。那么为什么端粒酶没有无休止的把端粒添加到足够长让细胞一直长生呢？其中一个原因是：这样会很浪费！过长的端粒除了浪费核苷酸以外其实并没有什么优势，在酵母中还有因为过长的端粒威胁细胞生存的例子呢（McEachern and Blackburn, Nature. 1995）!因为体细胞凋亡或细胞程序性凋亡其实是受调控的，大意就是它到了时间就一定要跪了，让位新的细胞， 并不会仅仅因为端粒还算长而决定多活一会儿。干细胞和癌细胞的端粒酶活性一般就比较高，细胞复制和分化的能力也比较强。
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