细胞衰老的原因

细胞衰老的原因 细胞衰老的原因，近几十年来，许多学者提出了各种假说，企图来解释衰老的本质和机理，但这些假说尚不能圆满解答。现把目前几种较为流行假说，介绍如下: (1)错误成灾说 (两个例子:成纤维细胞，人工合成dna) 近年来这个观点有所发展。orgele，1973年提出了细胞大分子合成错误成灾说。意思是说，细胞里的核酸和蛋白质在生物合成中如果由于某些原因而发生差错，这差错会得到累积而迅速扩大，引起代谢功能大幅度降低，造成衰老。 对这个假说进一步说明如下在细胞里核酸造出蛋白质(酶)，因为蛋白质是用核酸分子做样板合成的;蛋白质造出核酸，因为核酸的合成需要酶，例如聚合酶的协助。酶是蛋白质，所以核酸和蛋白质在合成中形成一种循环，相互联系，相互协作，相互制约。如果在一次循环中，出现一个错误，这错误会在下一次循环中得到扩大。这样，错误在几次循环中会很快扩大而成灾，使细胞功能大大降低，造成衰老。 最近，在人工培养的人的成纤维细胞工作的基础上，从上述细胞中提取dna聚合酶，利用这种酶进行dna复制实验，结果发现上述成纤维细胞经过40次到56次的继续培养，其dna聚合酶的活性显著地降低了，大约降低到只有正常细胞的1,5活性。从此以后，这些细胞就迅速衰老而死亡了。 上述研究者还做了另一个实验，他们从年老的(即经过很多次继代培养的)和年轻的(只经过若干次继代培养的)上述成纤维细胞分别提取出dna聚合酶，用人工合成dna分子作样板，进行离体DNA复制实验，得到一些有趣的结果，人工合成的DNA分子有意搞成只含碱基腺嘌呤(a)和胸腺嘧啶(t)，而不含有胞嘧啶(c)和鸟嘌呤(g)，按照核酸分子碱基配对的原理，在DNA合成中，a只能和t配对，t只能和a配对。因此在上述离体实验中，如果DNA聚合酶能忠实执行任务，那么所含成的DNA分子中就不能含有c或g的碱基。如果所提出的dna聚合酶在帮助合成DNA分子中，用了一个c或一个g去合成DNA，就算是一次错误。实验结果发现，从经过56次继代培养的上述衰老细胞中提取出来的DNA聚合酶，在合成DNA分子中，比从年轻细胞中取出来的DNA聚合酶要多犯好几次错误。这表示衰老细胞中的DNA聚合酶大概在成分上有一些改变，不能忠实地进行工作，累积的错误多。 上面所叙述的这个细胞大分子合成错误成灾说似乎比较有根据的理论，但仍然有人持怀疑态度。 (2)外部干扰说 此说认为细胞衰老既不是细胞内出现差错，也不是由蛋白质异常引起，而是由外源性干扰造成的。例如，自由基受外源性干扰，就会引起衰老。自由基是失去电子的分子。在体内，它是由空气污染、辐射以及正常代谢过程中产生的。它们对许多生物功能非常重要，认为没有自由基的生物就不能生存。自由基与其它分子作用得到电子，其中一些随机作用，对细胞和机体组织十分有害。这些效应的积累便导致了人体的衰老。自由基是衰老的根源。衰老的原因99,是由此造成的。自由基造成的变化或作用的积累不断增加，引起了衰老，这种自由基可能专门破坏细胞合成和修复dna的能力，尤其是在线粒体内。 对这一理论也有一些不同看法，首先，大多数自由基存在的时间很短;其次，机体内具有抗氧化剂来对抗自由基的防御能力，如过氧化物歧化酶和维生素e。增加食物中的维生素e并不能抵抗自由基的有害作用，相反，它会使机体减少其他抗氧化剂的产生。实验室培养的正常细胞，当给予维生素e后，其生长和分裂最终仍不能连续超过50次这个限度。尽管某些疾病与自由基和抗氧化剂有关，但仍无确切证据证明它们与衰老之间有联系。 (3)发育程序衰老说 按这一理论，衰老在最早期的发育过程中就开始了，并且在整个一生中都以这一规律的方式发育。生物种类都有其独立而限定的最大寿命，这一事实支持了这个理论。人类寿命大约是115年。 有的研究认为，控制 生长发育的基因在各个时期均可开启或关闭，有些在生命晚期发挥作用的基因可能控制着衰老。 衰老变化只是一种调节某一动物从卵受精到性成熟的这一发育阶段的正常遗传信号的继续。甚至可能存在有衰老基因”，使按顺序方式进行的生化途径减慢或终止，并引起预期的衰老变化表现。头发灰白、绝经和运动的减退是与衰老有关的几种事件，这些事件是由遗传决定的。不同类型的细胞表现的时间不同。因此，衰老的根源可能是衰老速度最快，影响最大的几种关键细胞的缺陷。 所谓的衰老基因的功能，与在胚胎发育过程中大规模发生的细胞正常功能的衰退和死亡相类似。例如，人在胚胎发育过程中，手指之间最初是由蹼状皮肤连接的，随着发育，皮肤细胞逐步死亡，手指就分开了。 可以想象得到，相同的过程在生命的全部过程中不断地进行。在不同的组织中有不同的速度，最后引起正常的衰老变化，从而使身体易于患病。 不少科学家认为，衰老是由机体内的器官所控制。几种假说都提到控制机体的中心——大脑，免疫系统和神经内分泌系统——这些特殊的器官和系统决定着发育和衰老的速度。当机体衰老后，免疫系统抵御疾病传染的能力显著下降，肺炎病毒对青年人威胁甚微，但却常使老年人丧命。老年人得癌症的比青年人多。就是因为免疫系统功能减弱，不能识别和消灭变异的细胞所致。 生物老年医学是一相当新的领域，还缺乏基本的资料，上面所介绍的几种假说，将来可能会发现是错误的，或至少存在着片面性。因为，引起衰老的原因，也许不只是单独一个因素，很可能，它是包括许多综合的因素在内，是许多因素相互作用的结果。 衰老的罪魁祸首——自由基 故名思义，自由基可被理解为可以分离存在的“基”，由于自由基化学性质活泼，自由 基和自由基可结合生成非自由基。在很长一段时间内，科学家认为“基”是不能单独存在的， 直到1900 年gomberg 对三苯甲基自由基的发现揭开了自由基化学的首篇章。 实验表明，生物体内也存在自由基。氧自由基及其活性衍生物称为活性氧，在线粒体 氧化过程中就有活性氧的生成。在线粒体中，正常情况下通过呼吸链电子传递系统的电子会 有部分被泄露，当泄露的电子被O2 接收即生成O2-?。组成呼吸链的各组分都能生成活性氧， 它们的生成是通过半醌的自养化作用核黄素蛋白酶的梅性生成反应。另外，肝内质网膜上的 Cyto P450 可以接收经NADPH-Cyto P450 还原酶催化的由NADPH 供给的电子并由此催化很 多重要活性物质的合成、灭活以及催化外源性药物、毒物(包括致癌物)的生物转化。已证 实在上述反应过程中有过氧化中间产物Fe3+-RO2+=的存在以及Cyto P450能自氧化生成O2-?。 这些氧化性极强的自由基，会对生物体造成很大的伤害。 ?OH 是ROS 诱导生物损伤的最重要的成分，其对生物大分子的作用无选择性，而是 与首先遇到的分子反应。?OH 的寿命在37。C 仅为10-9 秒，其反应范围大约仅为形成处的 6nm。假如?OH 的生成是任意的，它的高反应性和短的扩散距离意味着最富含最丰富的细 胞成分蛋白质最可能受到攻击。这些大分子的损伤主要表现在它们被自由基过氧化。 蛋白质的氧化作用可以是主链的氧化作用或是侧氨基酸残基的氧化和过氧化。其中主 链氧化的原理是:?OH 攻击多肽主链，抽提氨基酸残基上的α氢原子形成蛋白质自由基 (Pr?)，Pr?很快与O2 反应形成蛋白质过氧基，其能生成蛋白质氢过氧化物，继而形成PrO?， 及羟基蛋白衍生物(PrOH)。这导致了蛋白质断裂形成肽片断。在这途中形成的Pr?、PrOO?、 PrO?都能与同一蛋白质或不同蛋白质的氨基酸残基发生旁感应生成新的Pr?。新生成的 Pr?能继续重复上述过程。 脂质的过氧化作用主要是由活性氧引发产生的，它的特点是链式的产生脂氢过氧化 物。?OH 是脂质过氧化作用的主要引发剂，直至氧化作用的机制经历了三个过程，即活性 氧的引发作用、链式和链式支链反应的传播扩增作用和自由基相互反应的终止作用。 生物膜和亚细胞器是脂质过氧化作用损伤的主要部位。线粒体和微粒体膜的磷脂中含 有较大量的多不饱和脂肪酸，随着双键的增加，过氧化作用的速度也随之增加。膜中脂质过 氧化作用的自由基反应的传播增值的链是较长的，只有当其产生损伤效应、与酶作用或受到 自由基阻断剂维生素E 等的作用时，过氧化作用才能中止。 脂质的过氧化作用，一方面使膜酶受到损伤，令一方面使膜失去作为分隔间的功能， 如引起蛋白质交联，导致按功能需要排列的酶的紊乱。膜的脂质过氧化，膜中不饱和脂肪酸 受破坏，使膜的流动性下降和膜的通透性增加。膜中蛋白质的聚集和交联不但使酶活性发生 改变，而且可使膜上受体失活。总之上述一系列反应变化必然导致细胞代谢功能和结构的改 变。最后由于体内代谢的紊乱导致机体的衰老。 除此之外,DNA核苷酸上的去氧核糖受到过氧化作用时,可形成烯醛(如胸腺嘧啶丙烯醛), 并引起DNA 链断裂。氧自由基对线粒体DNA 的损伤程度比核DNA 高16 倍，且随着年龄 的增长线粒体DNA 内亚单位受话性氧损伤增大。 实验证实，机体每克组织中线粒体耗氧量越高寿命越短。因此，线粒体的功能在决定 定寿命和衰老过程中起重要作用。线粒体的体积和数目越少，缺失和损伤越大，动物寿命越 短。在线粒体内自由基的产生和防御机制降低所导致的自由基反应不平衡是线粒体受损和衰 老的重要因素。我们都知道，人体绝大部分细胞生存所需要的能量都来自线粒体，所以一旦 线粒体衰老，必然会导致整个机体的衰老。 所以，自由基的作用是引起衰老最本质的原因。 ? 延缓衰老的方法 既然机体的衰老是由于自由基的氧化作用，那么延缓衰老的方法便是抑制氧化。 人生只有短短的几十载，而青春年华更是稍纵即逝。有谁不想永葆青春,当第一条鱼 尾纹爬上你的额头时，我想没有一个人不幻想能有一种特效药，让衰老再晚些到来。正是就 着人们的这种心理，许多厂家打着延缓衰老的旗号，向人们推销各种药物。像脑白金、黄金 搭档等，我想已成为家喻户晓的名词。这些价格不菲的药物作用机理是什么呢, 以脑白金为例，它的成分中包括褪黑素，褪黑素的生物合成主要是在视网膜光感受器 细胞内进行。近年的研究表明褪黑素具有抗氧化作用，其抗氧化机制可能与以下几个方面有 关:(1)直接清除自由基:褪黑素主要通过提供电子来清除自由基，它淬灭一分子?OH 后失 去电子变成毒性很低的吲哚阳离子，随后又清除一分子02 —，转变成AFMK 和AMK，AFMK 和AMK 均能有效清除自由基，并与褪黑素有协同作用;(2)增强抗氧化酶的活力及其基因 表达:褪黑素也可通过提高抗氧化酶的活性来发挥间接的抗氧化作用。研究表明褪黑素可增 强超氧化物歧化酶(super oxide dismutase， SOD)、谷胱甘肽过氧化酶(GSH—px)、谷胱甘 肽还原酶(GR)等抗氧化酶的活性;(3)抑制一氧化氮合酶(NOS)的活性:褪黑素还能通过钙调 蛋白抑制体内NO 合成的关键酶一氧化氮合酶的活性，从而抑制体内NO 的过度生成及其它活 性氮分子的产生;(4)具有强大的线粒体保护作用:褪黑素能减少线粒体ROS 的形成，减轻 钙超载，改善线粒体通透孔的状态。褪黑素还能激活线粒体复合体I 和? ，促进ATP 合成， 维持呼吸链的正常流动，可减少电子泄漏和自由基对DNA 的破坏，从而减轻线粒体的损伤。 由此看来，褪黑素的抗衰老作用很明显。然而，它作为药物被人们服用时所产生的副 作用还未能明确，所以在服用时仍要慎重。 不久前一则报导说，某个地区的一个村子中百岁老人很多，分析原因得知那个地区水 中的硒含量较高。硒是人体必需的微量元素。细胞的老化首先表现为线粒体的老化，高良才 等在D 一半乳糖致小鼠衰老模型中观察到小鼠脑细胞SOD、GSH- Px 活性显著下降，GSH 含 量明显减少，MDA 含量明显增加，投射电镜可见神经细胞内存在大量脂褐素，加硒后这些老 化状况均得到明显改善。说明硒可增强机体抗氧化能力，保护神经细胞和线粒体免受自由基 损害。正因硒元素的这种生理作用，许多厂家业也打着含有硒元素的旗号推销他们的产品。 硒元素作为一种微量元素，若摄入过量必定会产生负面影响。现在媒体也大量曝光不 合格保健药品的事件，厂家就是利用了人们渴望保持青春的心理来谋取利益。所以，面对众 多保健产品及那些蛊惑人心的广告，我们要有一个清醒的头脑，用科学的角度分析它们是否 有效。毕竟衰老是生命过程中的自然现象，延缓衰老谈何容易。 其实，机体存在抗氧化防御系统，包括抗氧化酶如SOD、CAT、谷光甘肽过氧化物酶(GSH —Px)等;低分子清除剂如维生素E、GSH 等催化自氧化作用。想增强延缓衰老的效果，我 们还可以通过更简单的方式: 1. 限制饮食:限制饮食之所以能增加寿命，主要是因为可以减少线粒体衰老。根据 动物实验结果，从断奶开始限制大鼠摄取食物量在33%或46%，即两方面阻止脂 肪性堆积，而对骨骼发育仅有很少的阻滞作用，其结果可延长其寿命。因为摄取 食物，其消化吸收的代谢需要在线粒体内进行氧化磷酸化，然后以ATP 形式来供 给机体活动需要的能量。在产生ATP 过程中有自由基的生成。这些内源性自由基 会在细胞内氧化防御体系不足的情况下对线粒体产生积累性伤害，从而导致线粒 体衰老。 2. 改善食物质量:过多的摄取脂肪或增加脂肪的不饱和度，特别是摄取含有大量氧 化剂的食物或相对含抗氧化剂(维生素E、胡萝卜素、抗坏血酸)少的食物则会增 加对细胞、亚细胞结构、蛋白、DNA、RNA 的损伤机会，最终导致机体产生退行 性疾病。过多的摄取脂肪，增加了内源性自由基的产生;不饱和脂肪酸上的双键 会增加过氧化的机会，所以大量摄取不饱和脂肪酸能导致细胞损伤，特别是引起 线粒体老化，结果机体衰老。 3. 多食用维生素 C 及维生素E 之类的抗氧化剂。维生素E 与硒有协同作用。硒是GSH —Px 的必需组成部分，而维生素E 是存在于生物膜上的主要脂溶性抗氧化物，二 者皆可保护细胞膜免遭脂质过氧化的损害。维生素E 可一细胞膜上不饱和脂肪酸 免于被氧化破坏，所以它还可防止红细胞破裂溶血，而延长红细胞寿命。它还能 维持骨骼肌、心肌、周围血管系统、脑细胞和肝细胞等正常结构和功能。因此， 维生素E 必然有延缓衰老的作用。此外，这些抗氧化剂还可防止体重随着年龄的 增加而过度增加。 综上所述，我们不必花大价钱去买那些保健品来保持青春，只需在日常生活中多注意: 不吃含热量太高的食物，适当补充维生素，并且要多做运动，养成良好的生活习惯等等。 面对中国现有的人口老龄化问题，我们就更应该增强预防衰老的意识。当然不是指鼓励 生产保健药物，而是应适当的对青年及中年人进行相关的教育，增加他们的科学知识，从而 既可以防止因无知而上当受骗，又可以提高他们的自我保健意识。这不仅可以作为解决人口 老龄化的方法，而且对提高中国人的健康水平有很大帮助。__ 中文名称: 自由基 英文名称: free radical 定义1: 具有不成对电子的原子或分子。 所属学科: 免疫学(一级学科);概论(二级学科);固有免疫(三级学科) 定义2: 含有基数电子或不配对电子的原子、原子团和分子。具有很强的反应性。 所属学科: 生物化学与分子生物学(一级学科);新陈代谢(二级学科) 自由基，机体氧化反应中产生的有害化合物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞，进而引起慢性疾病及衰老效应。 自由基的形成 有机化合物(Organic compounds)发生化学反应时，总是伴随着一部分共价键(covalent bond)的断裂和新的共价键的生成。共价键的断裂可以有两种方式:均裂(homolytic bond cleavage)和异裂 (heterolyticcleavage)。键的断裂方式是两个成键电子在两个参与原子或碎片间平均分配的过程称为键的均裂(homolyticbondcleavage)。两个成键电子的分离可以表示为从键出发的两个单箭头。所形成的碎片有一个未成对电子，如H?，CH?，Cl?等。若是由一个以上的原子组成时，称为自由基(radical)。因为它有未成对电子，自由基和自由原子非常的活泼，通常无法分离 抗氧化护肤品 得到。不过在许多反应中，自由基和自由原子以中间体的形式存在，尽管浓度很低，存留时间很短。这样的反应称为自由基反应(radical reactions)。 自由基，化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团。由于原子形成分子时，化学键中电子必须成对出现，因此自由基就到处夺取其他物质的一个电子，使自己形成稳定的物质。在化学中，这种现象称为“氧化”。我们生物体系主要遇到的是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。此外，外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。 编辑本段 我国对自由基的认识 近年来，随着我国人民物质生活水平和对生活质量的要求不断提高，人们对保健知识的需求也与日俱增，近一段时间内，在有关保健知识的传播中，一个新的名词--自由基出现的频率越来越高，保健用品中、化妆品中、烟草中、日常食品中等„..那么,究竟什么是自由基，它与我们人类的健康有什么关系呢, 简单的说，在我们这个由原子组成的世界中，有一个特别的法则，这就是，只要有两个以上的原子组合在一起，它的外围电子就一定要配对，如果不配对，它们就要去 超氧化物歧化酶(SOD) 寻找另一个电子，使自己变成稳定的元素。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基。 自由基非常活跃，非常不安分。就象我们人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样，如果总也找不到理想的伴侣，可能就会成为社会不安定的因素。那它是如何产生的呢,又如何对人的身体产生危害的呢,早在上个世纪末90年代初期，中国大陆对自由基的认知来自于北京卷烟厂在出口产品定单 中外方产品的要求，外方，尤其是日本提出，吸烟有危害身体健康，不仅仅是尼古丁，焦油，还有一种更危害的物质是自由基。 当一个稳定的原子的原有结构被外力打破，而导致这个原子缺少了一个电子时，自由基就产生了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼，很容易与其他物质发生化学反应。 当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时，就会恢复平衡，变成稳定结构。这种电子得失的活动对人类可能是有益的也可能是有害的。 一般情况下，生命是离不开自由基活动的。我们的身体每时每刻都从里到外的运动，每一瞬间都在燃烧着能量，而负责传递能量的搬运工就是自由基。当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时，它们对生命是无害的。但如果自由基的活动失去控制，超过一定的量，生命的正常秩序就会被破坏，疾病可能就会随之而来。 所以说自由基是一把双刃剑。认识自由基，了解自由基对人体的作用，对健康十分必要。 编辑本段 自由基的存在空间 这种缺少了一个电子，而又非常活跃的原子或分子的自由基，存在空间相当广泛。 科学家在二十世纪初从烟囱和汽车尾气中发现了这种十分活跃的物质。随后的研究表明，自由基的生成过程复杂多样，比如，加热、燃烧、光照，一种物质与另一种物 自由基与疾病 质的接触或任何一种化学反应都会产生自由基。在日常生活中与您最亲密接触的渠道便是您烹制美味的菜肴时或您点燃一只烟醉心于吞云吐雾时，您精心使用化妆品打扮时，自由基就悄悄地蔓延开来了。 自由基的种类非常多，，自由基的存在的空间也是无处不在。它们以不同的结构特征，在与其他元素结合时，发挥着不同的作用。 人体里也有自由基，他们既可以帮助传递维持生命活力的能量，也可以被用来杀灭细菌和寄生虫，还能参与排除毒素。受控的自由基对人体是有益的。但当人体中的自由基超过一定的量，并失去控制时，这种自由基就会给我们的生命带来伤害。 生命体内的自由基是与生俱来的，既然生命能力历经35亿年沧桑而延续至今，就说明生命本身具有平衡自由基或者说清除多余自由基的能力。然而，随着人类文明的飞速发展，特别是最近一百年来，在科学技术给人类创造了巨大生产力的同时也带来了大量的副产品，其中就有与日俱增的自由基。化学制剂的大量使用、汽车尾气和工业生产废气的增加、还有核爆炸„„，人类文明活动还在不断破坏着生态环境，制造着更多的自由基。骤然增加的自由基，早已超过了人以及生命所能正常保持平衡的，早已让人类应接不暇，人类健康面临着前所未有的严峻挑战。 因此，认清自由基对人体的危害，对人类的健康有着十分重要的意义。 编辑本段 自由基对人体的危害 1996年起我国中科院物理研究所、北京军事科学院等有关科研单位与北京卷烟合作开始对自由基进行系统研究发现，过去人们一直认为，在地球上，细菌和病毒是人类生命的夙敌，于是，跟他们做了千百年的斗争并取得了显著的成绩。直到二十世纪六十年代，生物学家从烟囱清扫工人肺癌发病率高这一现象中发现了自由基对人体的危害，人类才认识到我们还有比细菌和病毒更为凶险，也更隐蔽的敌人。自由基过量产生或人体自身清除自由基能力下降会导致多种疾病的产生与恶化。 自由基对人体的损害主要有三个方面:一、使细胞膜被破坏;二、使血清抗蛋白酶失去活性;三、损伤基因导致细胞变异的出现和蓄积。 自由基对人体的攻击首先是细胞膜开始的。细胞膜极富弹性和柔韧性，这是由它松散的化学结构决定的 ，正因为如此，它的电子很容易丢失，因此细胞膜极易遭受自由基的攻击 抗氧化书籍 。一旦被自由基夺走电子，细胞膜就会失去弹性并丧失一切功能，从而导致心血系统疾病。更为严重的是自由基对基因的攻击，可以使基因的分子结构被破坏，导致基因突变，从而引起整个生命发生系统性的混乱。 大量资料已经证明，炎症，肿瘤、衰老、血液病、以及心、肝、肺、皮肤等各方面疑难疾病的发生机理与体内自由基产生过多或清除自由基能力下降有着密切的关系。炎症和药物中毒与自由基产生过多有关;克山病,,硒缺乏和范可尼贫血等疾病与清除自由基能力下降有关;而动脉粥样 硬化和心肌缺血再灌注损伤与自由基产生过多和清除自由基能力下降两者都有关系。自由基是人类健康最隐避、最具攻击力的敌人。 编辑本段 自由基对人体的攻击 途径一 自由基是无处不在的，自由基对人体攻击的途径是多方面的，既有来自体内的 ，也有来自外界的。当人体中的自由基超过一定的量，并失去控制时，这些自由基就会乱跑乱窜，去攻击细胞膜，去与血清抗蛋白酶发生反应，甚至去跟基因抢电子，对我们的身体造成各种各样的伤害，产生各种各样的疑难杂症。 人类生存的环境中充斥着不计其数的自由基，我们无时无刻不暴露在自由基的包围和进攻中。离我们生活最近的，例如，炒菜时产生的油烟中，就有自由基，这种油烟中的自由基使经常在厨房劳作的家庭妇女中餐大厨肺部疾病和肿瘤的几率远远高于其他人;此外，还有吸烟，吸 抗氧化书籍 烟最直接产生自由基。吸烟的过程是一个十分复杂的化学过程，您知道您吸食一只香烟的时候您就象开起了一座小化工厂，它产生了数以千计的化合物，其中除了早在80年代以被认知的焦油和烟碱外，还存在最大最难以控制的就是多种自由基。传统观念认为吸烟对人体的损害来自烟碱(尼古丁)，然而，最新研究表明，吸烟中自由基的危害要远远大于烟碱(尼古丁)。吸烟产生的自由基，有的是可以被过滤嘴清除的，但还有很多种自由基不能被传统的过滤方法清除掉，必须采取更科技的手段来对其进行清除和降低。自由基的存活时间仅仅为10秒，但吸入人体后，就会直接或间接损伤细胞膜或直接与基因结合导致细胞转化等，从而引起肺气肿、肺癌、肺间质纤维化等一系列与吸烟有关的疾病。 通过呼吸系统吸入的自由基决不仅仅来自炒菜和吸烟，象汽车尾气、工业生产废气等等环境污染产生的大量自由基也会在人们日常生活运动中被无防备的吸入。 散布在空气中，使用的化妆品中的自由基还会直接攻击人的皮肤，从表皮细胞中抢夺电子，使皮肤失去弹性，粗糙老化产生皱纹。 自由基对人体的攻击，既在最深层引起突变，又在最表层留下痕迹。可以说，人类被包围在自由基的内外夹击中。 途径二 为了更清楚地说明自由基对人体的危害，我们以吸烟产生的自由基对人体的影响为例: 前面以提到吸烟是一个十分复杂的化学过程，一支燃烧着的卷烟就象一座小化工厂，传统上认为尼古丁、焦油危害人体健康的观念以渐渐被科学家对多种自由基的认知而更新着。在科学家不断的研究新发现中表明，吸烟中自由基对人体的危害远远大于尼古丁，远远大于焦油。吸烟产生的自由基，有的是可以被过滤嘴清除的，但还有一些不能被过滤方法清除的自由基会随烟雾飘散在空气中。科学家们已经从吸烟烟气中发现的自由基有一氧化碳、二氧化碳、烷基和烷氧基等多种有害的自由基，虽然这些自由基的寿命非常短，但却有着更大的危害性。 自由基 在生物物理研究所的动物实验中，科研人员观察到，与生活在洁净新鲜空气中的小白鼠相比，处于吸烟烟雾中的小白鼠的细胞死亡率明显增高。其原因在于吸烟烟气中的自由基进入小白鼠体内后，一方面可以使细胞膜中的不饱和脂肪酸过度氧化，从而使细胞膜的结构被破坏;另一方面，还可以生成新的脂类自由基，而自由基的连锁反应，会使各种损伤逐步积累和放大。 由此可见，当吸烟烟气中的自由基被吸入人体后，同样也会引起一系列的破坏反应。而炒菜产生的油烟、汽车尾气、工业生产废气和核污染等等人类活动制造出的自由基与吸烟烟气中自由基对人体的作用一样。它们除了直接损伤细胞膜外，其连锁反应还会导致基因突变或细胞死亡，从而引起呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症等一系列严重疾病。 综上所述，自由基对人体的攻击既有来自体内的也有来自体外的;既在最深层引起的突变，也在最表层留下痕迹。可以说，人类处于自由基的内外夹击中。 编辑本段 自由基在衰老发生发展中的作用及机制 1 脂褐素的形成 过量的?0和?OH氧化细胞膜中不饱和脂肪酸引起脂质过氧化、交联、聚合成脂褐素(一种难以消除的惰性废物)，它堆积在细胞内毒害细胞，阻止细胞内物质和信息的传递。脂褐素在皮肤细胞中堆积，形成老年斑;在脑细胞中堆积，则会引起记忆减退或智力障碍，甚至导致老年性痴呆症;在心肌细胞中堆积，心脏功能减退。胶原蛋白聚合则引起皮肤失去张力和弹性，皱纹增多以及老年性骨质增生。这些都是衰老的基本特征。 2 线粒体DNA突变 人类线粒体DNA(mtDNA)为一环状双链超螺旋DNA，存在于线粒体基质中。mtDNA具有极其经济的基因排列，没有内含子，却有部分区域基因重复使用，因此任何突变都可能造成重要功能的病理性变化。生殖细胞系mtDNA突变，可引起遗传性氧化磷酸化(OXPHOS)能力缺陷而导致过早发生退行性疾病。mtDNA片段缺失或点突变，可导致机体老化、心肌缺血、老年心衰等老年性心脏疾病的发生;衰老心肌中片段缺失和OXPHOS中酶活性下降可导致自由基介导的脂类过氧化反应加速，形成动脉粥样硬化斑块。 3 诱导细胞凋亡 细胞的衰老性死亡就是细胞凋亡。体内的自由基特别是?o2和?OH主要产生于那些具有重要功能、高度活动性、耗氧量高的组织细胞如脑细胞、神经细胞、心肌及内分泌细胞内，并造成过度堆积，它们通过氧化作用攻击生命大分子物质，导致这些组织细胞内DNA、蛋白质、脂膜的损伤。诱导细胞凋亡，加速机体老化。 4 蛋白质合成减少 自由基通过其强氧化作用对核酸进行氧化和交联，使发生断裂、突变 ]，从而严重影响蛋白质遗传信息的正常转录和翻译，使蛋白质表达量降低甚至消失，或者产生突变蛋白质，而蛋白质合成减少正是老年性记忆减退、智力障碍及肌肉萎缩的重要原因。 编辑本段 如何降低自由基对人体的危害 自由基是客观存在的，对人类来说，无论是体内的还是体外的，自由基还在不断地，以前所未有的速度被制造出来。与自由基有关的疾病发病率也呈加速上升的趋势。既然人类无法逃避自由基的包围和夹击，那么就只有想方设法降低自由基对我们的危害。 随着科学家们对自由基研究的日渐深入，清除自由基，以减少自由基对人体的危害的方法也逐渐被揭示出来。 研究表明，自由基从产生到衰亡的过程就是电子转移的过程。在生命 自由基 体系中，电子的转移是一种最基本的运动，而氧是最容易得到电子的元素，因此，生物体内许多化学反映都与氧有关。科学家们发现损害人体健康的自由基几乎都与那些活性较强的含氧物质有关，他们把与这些物质相结合的自由基叫作活性氧自由基。活性氧自由基对人体的损害实际上是一种氧化过程。因此，要降低自由基的损害，就要从抗氧化做起。 既然自由基不仅存在于人体内，也来自于人体外，那么，降低自由基危害的途径也有两条:一是，利用内源性自由基清除系统清除体内多余自由基;二是发掘外源性抗氧化剂--自由基清除剂，阻断自由基对人体的入侵。 大量研究已经证实，人体内本身就具有清除多余自由基的能力，这主要是靠内源性自由基清除系统，它包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶等一些酶和维生素C、维生素E、还原性谷胱甘肽、胡萝卜素和硒等一些抗氧化剂。酶类物质可以使体内的活性氧自由基变为活性较低的物质，从而削弱它们对肌体的攻击力。酶的防御作用仅限于细胞内，而抗氧化剂有些作用于细胞膜，有些则是在细胞外就可起到防御作用。这些物质就深藏于我们体内，只要保持它们的量和活力它们就会发挥清除多余自由基的能力，使我们体内的自由基保持平衡。 要降低自由基对人体的危害，除了依靠体内自由基清除系统外，还要寻找和发掘外源性自由基清除剂，利用这些物质作为替身，让它们在自由基进入人体之前就先与自由基结合，以阻断外界自由基的攻击，使人体免受伤害。 在自然界中，可以作用于自由基的抗氧化剂范围很广，种类极多。目前，国内外已陆续发现许多有价值的天然抗氧化剂。在这方面的研究中，中国的科学家们已经走在世界的前列。他们已经发现并证明了，我国一些特有的食用和药用植物中，含有大量的酚类物质，这些物质的 自由基 特点是，有着很容易被自由基夺走的电子，而它们在失去电子后就会成为一种对人没有伤害的稳定物质。 中国科学院生物物理研究所的专家历经八年时间从这些植物中研制出了天然抗氧化剂,,自由基清除剂配方。在与卷烟厂技术人员合作的对动物的急性毒性实验中证明，在高浓度香烟的毒害下，使用了自由基清除剂之后，小白鼠的寿命比没有使用自由基清除剂的小白鼠的寿命明显延长，最长的甚至可以延长将近一倍的寿命，并且，基因癌变率大大降低。 目前，吸烟烟气自由基清除剂已被应用于北京卷烟中，此项技术的应用处于国际领先水平。 这一成果与中国传统医、药学食、药同源的饿一贯主张相一致，从中草药和食物中研发自由基清除剂是具有中国特色的。我国的科研人员正在发挥传统药学的优势，寻找更多高效、无毒的自由基清除剂并使 它们在食品、药品、化妆品等更多领域得到应用，以造福于民。 当然，人类要想从根本上避免多余自由基的侵害，还要从增强环保意识，切实改善我们的生存环境做起。 编辑本段 对自由基的研究现状 比起细菌学、病毒学等很多学术领域来说，自由基还是一门比较年轻的学科。人类对自由基的研究开始于二十一世纪初，最初的研究主要是自由基的化学反应过程，随后自由基知识渗透到生物学领域。虽然在二十世纪六十年代人们已经认识到自由基与疾病的密切关系，但由于受到技术方法的限制，研究进展缓慢。近年来，研究短寿命自由基的技术有了新的突破，推动了生物学的迅速发展，形成了一个以化学、物理学和生物医学相结合的蓬勃发展的新领域即自由基生物学、医学领域。这是一个跨学科的边缘学。 人类对自然界的认识总是随着科技手段的发展而逐渐深入的。80年代人类认识焦油对人体的攻击与危害后运用了大量的科技手段进行阻断进入二十一世纪。对自由基的认识也 自由基 毫不例外的需要依靠先进的技术手段。由于含有一个不成对电子的自由基很活跃，大多数自由基的寿命都非常短，常以毫秒或微秒记，因此，对数 自由基研究的难度可想而知。借助与电子自旋共振技术和自旋捕集剂国内、外的科学家们已经捕捉到了一部分自由基。但在成千上万种自由基中，被直接捕捉到的自由基还有限。 自从发现自由基对人类健康的危害后，如何能更接近生命现象进一步研究自由基的反应机理和损伤的分子机理就成为这个领域国际上期待解决的前沿课题。从国内外的大量报纸看，很多自由基的反应规律和损伤机理中的一些关键问题至今尚在研究中。 随着对自由基研究的逐步深入，科学家们越来越清楚的认识到，清除多余自由基的措施有益于某些疾病的预防和治疗，而自由基清除剂的研究对人体健康的意义便显的更为重大。因此，开发和利用高效无毒的天然抗氧化剂------自由基清除剂，已成为当今科学发展的趋势。 科学家们相信，在21世纪，人类一定能认识和控制自由基，使我们的生命质量再实现一个新的飞跃。 编辑本段 防止老化 清除自由基 人之所以会老化、体力衰退、皮肤失去光泽及弹性，除了年龄是无法抗拒的因素外，主要的即是体内自由基过多，年轻时体内有较好的中和系统来排除自由基，降低它所造成的伤害;然而随着年龄增长，人体修复自由基的能力也随之下降;若未能及时补充抗氧化物，细胞就开始损伤，疾病于是产生，越来越多的证据显示，体内自由基含量越高，寿命越短。 那什么时候开始抗老化治疗呢,原则上最好在身体器官尚未老化前或有衰老现象时即应开始治疗。除了接受健康专业咨询外，重要的还是要从自己的生活做起。由于不当的生活及饮食习惯会在体内制造自由基，此自由基会进一步破坏细胞之脂质，蛋白质及染色体中之核酸，而导致细胞突变成为癌细胞。 一、拒绝抽烟: 科学研究抽烟是目前产生最快及最多自由基的方式，每吸一口烟会制造十万个以上之自由基，会导致全身性的癌症，甚至加速癌症细胞生长。尤其是肺癌高达五十倍以上的危险率，还有它会造成许多慢性病，例如心血管病症及糖尿病，还有研究证实一手烟及二手烟伤害是一样的 自由基 。 二、减少做菜的油烟: 中国人做菜喜欢煎煮炒炸，大多数家庭主妇做菜是使用色拉油。色拉油是多元不饱和脂肪酸，很容易氧化成为自由基。最近研究较安全的油是含有单元不饱和脂肪酸大于50,的，如橄榄油含有百分之七十不饱和脂肪酸，是很好的食用油。还有尽量少食煎炸食物，所以为了您的健康，美式快餐店及中式自助餐店少去。 三、尽量少服不需要的药物: 有些药物包括中西药是有毒性的，例如抗生素，消炎痛剂，化疗药物是会产生自由基的，不要误信药物可以有病治病，无病保身。患病时应该找医生看病，应该服药才可以服药，不可以随便乱服药。 四、避免农药的污染: 农药会产生大量自由基。选择蔬果产品外观应不好看，甚至有虫咬过的农产品，是较安全及少农药的。另外一种降低农药残留方法是将蔬果放入冰箱一至二天才用，这样可以降低百分之八十至九十之农药残留量，还有应时常清洗冰箱。 五、大量饮用干净的水: 健康的饮水每日应饮用干净水2000毫升以上。台湾学者研究发现，台湾人身体中的重金属80,以上过量，最常见有汞、铅、镉等重金属。所以我们更要注意饮水健康，天然且检验合格的矿泉水是很很好的选择，用弱碱性电解水是很好的选择，现有的电解水机，大多都有过滤系统，可将重金属及水中细菌等滤除，弱碱性水中含有大量的电子，呈负电位，这些多余的电子可赋予自由基，去除其活性，进而清除自由基。罐装各式饮料含各种添加物是不好的水分补充，纯净的弱碱性电解水 自由基书籍 是最好的水分补充物。 六、多食用蔬菜及水果: 健康的饮食应是每日蔬果及肉类比例为七比三，蔬果中含有天然抗自由基的维生素及黄酮素，还有增加肠蠕动的纤维素。实用蔬果最好生食， 以免维生素及黄酮素流失，每天食用有三种颜色以上之蔬果，这样才能补充充足的维生素及黄酮素。 七、少摄取动物高脂肪类食物: 鱼、蛋、奶、豆类均含有丰富蛋白质，应适当摄取。研究发现高脂肪及蛋白食物经烟熏、烧烤过程中，肉类油脂滴入碳中，在高温下裂解，与炭火作用形成毒性强的致癌物,,多环芳烃，随烟熏挥发会回到食物中。高温烹调会使蛋白质及氨基酸裂解，产生胺类衍生物而致癌。 八、减少加工食物摄取: 食品加工过程中会添入色素，防腐剂及香料等，这些过多食入身体会产生过多自由基的。例如腌制食品含有硝酸盐，如在加工过程中添加过量，会在胃中与肉类，蔬菜中之胺类作用，造成硝酸胺，此为高致癌物。 编辑本段 运动与自由基 运动对于我们的身体好处是众人皆知的事, 除了可以让我们放松压力, 免除心血管疾病之苦,伸筋骨,可以说是百病良医,但是我们同时也知道,运动需要专业的辅助工具与适当的专业知识, 否则运动不足毫无效用,过度运动却又容易造成运动伤害,但除此之外,您知道运动还会产生自由基? 氧气是生命的基础,我们的生命基本上是一部氧化与还原的循环机器,我们吃下食物,然后吸收,再以氧化作用转变成我们可以利用的能量消耗它,这个过程无疑会意外地产生许多自由基,当我们年轻时,体内有非常好的自由基中和系统来为我们免除自由基造成的伤害,但是当我们日日年老,我们的自由基修补系统也随之老化效率下降,而未被中和的自由基就会慢慢累积,并且对们的身体攻击与伤害 运动时会发生比平常多的自由基, 因为我们的身体在大量运用氧 自由基 气, 会意外地发生单电子氧自由基, 所以, 对于40岁以上的人, 因为自由基修补系统已经功能下降, 所以可能会发生自由基伤害, 我们也听说, 年长者更需要运动不是吗?如此一来不是很矛盾? 所以美国老化医学学会(amrican agingassociation)建议,40岁是一个关键的年龄,40岁以下的人因为自由基修补系统尚佳,无需顾虑运动的自由 基问题,而40岁以上的人要避免做太过激烈的运动,以免产生的自由基伤害,而一方面也要多服用抗氧化物, 如常见的维它命c, e,β-胡萝卜素,虾青素(英文名称Astaxanthin，简称ASTA) 以及各种青菜水果, 来中和体内的自由基。 人体内重要的自由基包括: 1. Superoxide (O2?.) 2. Hydrogen peroxide (H2O2) 3. Hydroxyl radical (?OH) 4. Singlet oxygen (1O2) 5. Peroxyl radical (ROO() 6. Nitric Oxide (NO) 7. Peroxynitrite (ONOO-) 8. Hypochlorous acid (HOCl) 由于特殊的电子排列结构，氧分子(O2)极容易形成自由基。这些由氧分子(O2) 形成的自由基统称为Reactive Oxygen Species(ROS)。上述的O2?.、H2O2、?OH、和1O2即为ROS。 人体内自由基的来源: 1. Autoxidation(体内一些分子例如catecholamines、hemoglobin、myoglobin、reduced cytochrome C、和thiol在氧化的过程会产生自由基。) 2. Enzymatic oxidation(一些经由酵素催化的氧化过程会产生自由基。) 3. Respiratory burst(吞噬细胞在清除外来微生物时会产生自由基。) 4. Drugs(例如某些抗生素、抗癌药物会在体内产生自由基，特别是在高氧状态。) 5. Radiation(电磁辐射和粒子辐射会在体内产生自由基。) 6. Tobacco smoking (吸烟会产生大量的自由基。) 7. Inorganic particles(吸入石棉、石英、或矽尘，吞噬细胞会在肺部产生自由基。) 8. Gases(臭氧会产生自由基。) 9. Others(发烧、使用大量类固醇、或甲状腺机能亢进等情况会提高体内的代谢速率而产生较多的自由基。空气中的工业废气、杀虫剂、麻醉气体、有机溶剂也会在体内产生自由基。) 人体内自由基的作用: 由于自由基含未配对的电子，所以极不稳定(特别是 Hydroxylradical)，因此会从邻近的分子(包括脂肪、蛋白质、和DNA)上夺取电子，让自己处于稳定的状态。这样一来，邻近的分子又变成一个新的 自由基，然后再去夺取电子„。如此连锁反应的结果，让细胞的结构受到 破坏，造成细胞功能丧失、基因突变、甚至死亡。 但是少量并且控制得宜的自由基是有用的。例如白血球利用自由基 (Superoxide,NitricOxide)来杀死外来的微生物，体内一些分解的代谢反 应须要自由基来催化，血管的舒张和部分神经、消化系统讯号的传导要藉 助于自由基(NitricOxide)，基因经由自由基的刺激而得以产生突变以更适 应环境的变化。 免于受自由基伤害(抗氧化)的机制: 1. Enzymatic antioxidants (1) Superoxide dismutases (SOD) (催化把两个O2?.转变为H2O2和 O2的反应，抗氧化能力来自其所含之镁、铜、或锌，其浓度可被诱导而提 高。) (2) Catalase(催化H2O2转变为H2O和O2的反应。) (3) Glutathione peroxidases (大部分含硒Selenium，也是催化H2O2 转变为H2O和O2的反应。此外还可以把有机的过氧化物转变为酒精。) (4) In addition to these enzymes,glutathionetransferase,ceruloplasmin,hemoxygenase and possibly severalotherenzymes mayparticipate inenzymatic control of oxygen radicalsandtheir products. 2. Non-enzymatic Antioxidants (1) Vitamin E (脂溶性，把细胞膜上产生的过氧自由基的电子接收， 让自己暂时成为一自由基。) (2) Vitamin C(水溶性，可让Vitamin E恢复其抗氧化能力。) (3) Glutathione(细胞内最重要的抗氧化物，其free sulphydryl group (SH)可以接收自由基的电子。) (4) In addition to these "big three", there arenumeroussmallmoleculesthat function as antioxidants. Examplesincludebilrubin,uric acid,flavonoids and carotenoids. 编辑本段 抗氧化，消除自由基: 抗氧化的食物 1、番茄 番茄中含有丰富的茄红素，而茄红素的抗氧化能力是维他命C的20倍，可以说是抗氧化的超强斗士。其中小番茄的维他命C含量更高，可以让抗氧化的火力再猛一些。 另外，番茄应怎样食用才能对抗氧化更有效呢,那便是熟吃。虽然经烹调或加工过的番茄(番茄酱、番茄汁、罐装番茄)所含的维他命C会遭到破坏，但是茄红素的含量可增加数倍，抗氧化功能也更超强。 2、葡萄 葡萄籽中的花青配糖体，其抗氧化能力是维他命C的20倍、维他命E的50倍。用葡萄酿成的红酒因经过发酵，其抗氧化能力得以提高。因此，在吃葡萄的同时，再适量饮用些红酒，你容颜上的皱纹会降临得晚一些，肌肤老化迹象也会小得多。 抗氧化火力同样猛烈的绿茶同时还具有去油腻、清新口气的功能，所以你可坚持饮用，既抗老化，又有助于减肥，何乐不为, 3、鲑鱼 [1] 味美好吃的鲑鱼(是三文鱼的一种)中，因含有超强的omega-3多元不饱和脂肪酸，所以有强的抗氧化功效，当然，野生鲑鱼的火力绝对比养殖的鲑鱼更超强。鲑鱼体内红色物质为虾青素(英文名称Astaxanthin，简称ASTA)，虾青素抗氧化能力是维他命E的1000倍，具有最全面的“高抗氧化”功效，其抗氧化过程非常完整。不像一般抗氧化剂只是简单的中和了体内的自由基，其会附属在自由基体上，永远的终止自由基的破坏性连锁反应。 端粒 科技名词定义 中文名称: 端粒 英文名称: telomere 定义1: 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。 所属学科: 免疫学(一级学科);概论(二级学科);免疫学相关名词(三级学科) 定义2: 真核染色体的末端结构，为一特定的DNA-蛋白质复合体结构。其DNA序列由对生物 特异的简单的串联重复单位组成，能抵消每一轮DNA复制中因染色体降解而造成的 关键功能码序列的丢失。 所属学科: 生物化学与分子生物学(一级学科);核酸与基因(二级学科) 定义3: 真核染色体两臂末端由特定的DNA重复序列构成的结构。使正常染色体端部间不发 生融合，保证每条染色体的完整性。 所属学科: 细胞生物学(一级学科);细胞遗传(二级学科) 定义4: 真核染色体两臂末端由特定的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发 生融合，保证每条染色体的完整性。 所属学科: 遗传学(一级学科);细胞遗传学(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 人类端粒DNA的四连体结构 英文名: Telomeres 端粒是线状染色体末端的DNA重复序列。 端粒是线状染色体末端的一种特殊结构，在正常人体细胞中，可随着细胞分裂而逐渐缩短。把端粒当作一件绒线衫袖口脱落的线段，绒线衫像是结构严密的DNA，排在线上的DNA决定人体性状。它们决定人头发的直与曲，眼睛的蓝与黑，人的高与矮等等，甚至性格的暴躁和温和。 定义 端粒是线状染色体末端的DNA重复序列，是真核染色体两臂末端由特定 端粒 [1] 的DNA重复序列构成的结构，使正常染色体端部间不发生融合，保证每条染色体的完整性。 编辑本段 功能 稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5'末端在消除RNA引物后造成的空缺。 组织培养的细胞证明，端粒在决定动植物细胞的寿命中起着重要作用，经过多代培养的老化细胞端粒变短，染色体也变得不稳定。 细胞分裂次数越多，其端粒磨损越多，寿命越短。 通常情况下，运动加速细胞的分裂，运动量越大，细胞分裂次数越多，因此寿命越短。所以体育运动一定要适可而止。 编辑本段 组成 端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成的，染色体末端沿着5'到3' 方向的链富含 GT。在酵母和人体中，端粒序列分别为C1,3A/TG1,3和TTAGGG/CCCTAA，并有许多 端粒酶作用的模式 [2] 蛋白与端粒DNA结合。端粒DNA主要功能有:第一，保护染色体不被核酸酶降解;第二，防止染色体相互融合;第三，为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。同时，端粒又是基因调控的特殊位点, 常可抑制位于端粒附近基因的转录活性(称为端粒的位置效应，TPE)。在大多真核生物中，端粒的延长是由端粒酶催化的，另外，重组机制也介导端粒的延长。 编辑本段 发现之旅 科学家们在寻找导致细胞死亡的基因时，发现了一种叫端粒的存在于染色体顶端的物质。端粒本身没有任何密码功能，它就像一顶高帽子置于染色体头上。在新细胞中，细胞每分裂一次，染色体顶端的端粒就缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂了。这时候细胞也就到了普遍认为的分裂100次的极限并开始死亡。因此，端粒被科学家们视为“生命时钟”。 科学家由此又开始研究精子和癌细胞内的染色体端粒是如何长时间不被缩短的原因。1984年，分子生物学家在对单细胞生物进行研究后，发现了一种能维持端粒长度的端粒酶，并揭示了它在人体内的奇特作用:除了人类生殖细胞和部分体细胞外，端粒酶几乎对其他所有细胞不起作用，但它却能维持癌细胞端粒的长度，使其无限制扩增。 早在30年代，缪勒(Muller)和麦克林托克(Meclintock)等就已发现了端粒结构的存在。1978年，四膜虫的端粒结构首先被测定。1990年起，凯文(哈里(Calvin Harley)就把端粒与人体衰老挂上了钩:第一、细胞愈老，其端粒长度愈短;细胞愈年轻，端粒愈长，端粒与细胞老化有关系。衰老细胞中的一些端粒丢失了大部分端粒重复序列。当细胞端粒的功能受损时，就出现衰老，而当端粒缩短至关键长度后，衰老加速，临近死亡。第二、正常细胞端粒较短。细胞分裂会使端粒变短，分裂一次，缩短一点，就像磨损铁杆一样，如果磨损得只剩下一个残根时，细胞就接近衰老。细胞分裂一次其端粒的DNA丢失约30,200bp(碱基对)。第三、研究发现，细胞中存在一种酶，它合成端粒。端粒的复制不能由经典的DNA聚合酶催化进行，而是由一种特殊的逆转录酶——端粒酶完成。正常人体细胞中检测不到端粒酶。一些良性病变细胞，体外培养的成纤维细胞中也测不到端粒酶活性。但在生殖细胞、睾丸 端粒的位置 、卵巢、胎盘及胎儿细胞中此酶为阳性。令人注目的发现是，恶性肿瘤细胞具有高活性的端粒酶，端粒酶阳性的肿瘤有卯艇癌、淋巴瘤、急性白血病、乳腺癌、结肠癌、肺癌等等。人类肿瘤中广泛地存在着较高的端粒酶耥端挝酶作为肿瘤治疗的靶点，是当前较受关注的热点之一。 其他与寿命有关的基因也在被不断地发现，它们的工作原理与端粒相似。科学家们不但希望能找到人体内所有的生命时钟，更希望找到拨慢时 钟的方法。目前很多植物的端粒酶已被提取出，许多国家的研究组正在从事相关课题的研究。有观点声称，即使可保护端粒在分裂中不被降解的药物被发明，其对于生命常青的意义也有待商榷，应为当一个老年人被植入年轻的端粒后，其身体是否能接受还是一个问题 凭借“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”这一成果，揭开了人类衰老和罹患癌症等严重疾病的奥秘的三位美国科学家(美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白•布莱克本(Elizabeth Blackburn)、美国巴尔的摩约翰•霍普金斯医学院的卡罗尔•格雷德(Carol Greider)、美国哈佛医学院的杰克•绍斯塔克(Jack Szostak)。) 获得2009年的诺贝尔生理学或医学奖。 编辑本段 相关遗传病 在染色体亚端粒区存在高度同源性序列在减数分裂过程中发生异常同源重组，而导致该区域发生微小的缺失、重复或染色体相互易位，称为染色体亚端粒区重组异常。该疾病患者主要表现为不同程度的智力低下、伴有生长发育迟缓和各器官、系统的畸形。目前研究发现由此机制导致的智力低下约占智力低下患者的三体综合征。