端粒（Telomere）是什麼？
端粒（Telomere）是染色體末端的一段重復序列的 DNA 結構和相關的蛋白質復合體。
在人類的細胞中，端粒起著保護染色體末端不被破壞，或不被錯誤地修復成染色體之間的連鎖的作用。
每次 細胞 分裂，端粒都會縮短一點。當端粒縮短到一定長度時，細胞會慢慢進入衰老或死亡，不再分裂。
端粒的長度被認為是衡量細胞生物學年齡的一個指標，與生物體的衰老和壽命有一定的相關性。
端粒的發現和歷史
在 20 世紀 30 年代，科學家 Muller 透過研究『 果蠅 』染色體的 X 射線損傷，發現了一個特殊的序列存在於染色體末端。這個序列相比於其他部分更加穩定，因此被命名為「端粒」（Telomere），來自希臘文的意思。
然而，直到 20 世紀 70 年代，科學家 Olovnikov 提出了一個假設，認為當染色體末端的序列丟失時，細胞就會停止增殖。但是當時還沒有直接的證據來證實這個假設。
直到 1978 年，Blackburn 和 Greider 等科學家成功克隆出了四膜蟲（a type of single-celled organism）的端粒結構。他們發現端粒是由一串連續的核苷酸序列組成，具體來說是5′—GGGGGTT—3′。後來的實驗也證明了脊椎動物的端粒同樣含有豐富的鳥嘌呤重複序列。
最終，在 1985 年，Greider 等科學家發現了一種被稱為「端粒酶」的酶，它能夠在端粒 DNA 的末端添加新的核苷酸序列。
這些發現對於我們理解細胞增殖和老化過程非常重要。端粒的存在和功能不僅影響細胞的生命週期，還與許多疾病和衰老相關的問題有關。因此，對於端粒的研究一直是科學界的熱點之一。
端粒的位置
端粒，位置是在於真核細胞染色體末端的一小段 DNA - 蛋白質複合體，它與特定的結合蛋白一起形成了一個特殊的「 帽子 」結構。這個帽子結構在細胞分裂週期中扮演著重要的角色，能夠 維持 染色體的完整性並 控制 細胞的分裂。
端粒的主要功能之一，是保護染色體末端免受損害和降解。每次細胞分裂時，染色體末端都會因為 DNA 複製過程中無法完全複製而縮短。
所以，如果沒有端粒的存在，染色體末端將會逐漸縮小，並最終導致基因損失和細胞老化。
端粒，還參與 調控 細胞分裂 週期 的過程，當染色體末端上的端粒長度達到一定程度時，它們會觸發信號傳遞路徑，使細胞停止分裂進入休眠狀態或進行細胞凋亡，這個過程有助於 防止 細胞無限制地分裂，從而維持組織和器官的正常功能。
端粒的結構
端粒是由許多成串短的重複序列所組成的結構。這些重複序列通常在一條鏈上富含G（G-rich），而在其互補鏈上富含C（C-rich）。不同 物種 的端粒具有不同的重複序列組成，但同基因組內的所有端粒都是相同的。
例如，原生動物四膜蟲的端粒是由重複單位 TTGGGG 組成的。這些重複單位只存在於一條鏈上。而哺乳類和其他脊椎動物的端粒則是由重複單位 TTAGGG 串聯而成，重複次數在 500次 到 3000 次之間，整個序列長度則在 2kb 到 20kb 之間不等。值得注意的是，TG 鏈通常比 AC 鏈更長，這導致了 3' 單鏈末端的形成。
端粒的功能主要是 穩定 染色體末端結構，防止染色體之間末端連接。此外，它還可以補償滯後鏈 5' 末端在消除 RNA 引子後可能產生的空缺。在原核生物中，染色體呈環狀結構，在 5' 最末端岡崎片段的 RNA 引物被除去後，可以通過另一半圈 DNA 鏈向前延伸來填補空缺。
然而，在真核生物中，線性染色體無法像原核生物那樣填補 5' 末端的空缺，這導致 5' 末端序列的縮短。為了解決這個問題，真核生物形成了端粒結構。
在複製過程中，端粒的 5' 末端會不斷縮短，但是端粒酶（telomerase）可以在 5' 末端上添加外部重複單位，以保持端粒的一定長度。這樣一來，染色體的末端就能夠得到有效地保護和穩定。表格取自：維基百科
| 物種 | 端粒DNA重複序列 |
|---|---|
| 酵母 | |
| Saccharomyces cerevisiae | G1-3T |
| Schizosaccharomyces pombe | G2-5TTAC |
| 原生動物 | |
| 四膜蟲 | GGGGTT |
| Dictyostelium | G1-8A |
| 植物 | |
| 擬南芥(Arabidopsis) | TTTAGGG |
| 哺乳動物 | |
| 人 | TTAGGG |
端粒扮演保護染色體的作用
端粒就像是鞋帶的塑料尖頭（鞋帶頭），扮演保護作用，防止染色體（鞋帶）的末端磨損或開叉。
也可以比喻，我們的基因（DNA）就像是一本書，而這本書的每一頁就像是我們細胞裡的染色體。書的每一頁都包含了編寫我們身體各個部分的指令。但是，如果書的邊緣（就像染色體的末端）被磨損或損壞，那麼這些指令可能就無法正確閱讀或執行。
端粒就像是保護書頁邊緣的塑料封邊，防止其被磨損或損壞。隨著時間的推移，每次「翻書頁」（細胞分裂）時，這個「塑料封邊」（端粒）都會變得更短，直到它不能再提供保護為止。到那時，書頁（染色體）的邊緣可能會開始損壞，導致「閱讀」（基因表達）出錯，最終可能導致細胞死亡或機體的衰老。
端粒酶（telomerase）的酶能夠延長端粒
一種名為端粒酶（telomerase）的酶能夠延長端粒，但在大多數正常細胞中，該酶的活性很低或不存在。
而在一些癌細胞中，端粒酶活性異常增高，使得癌細胞能夠通過維持端粒長度而持續分裂。
有些研究試圖通過調節端粒酶的活性來治療癌症或延緩衰老過程，但這些研究仍然是初步的，並且還沒有在人類中得到廣泛的應用。
結論：端粒是一個重要的結構，它能夠保護染色體末端並調控細胞分裂週期。它的存在對於維持細胞的健康和功能至關重要。
