如何 才能 长生不老 ？生命 的 时钟 在 哪里？ (2)
這樣 它 就 會 往前 去 延伸 了
這壹條 鏈 它 的 這個 復 制 情況 還是 比較簡單 的
妳會 發現 它 的 這個 新鏈 的 延伸 方向
和 外邊 的 解旋酶 的 運動 方向 是 方向 壹致 的
這個 鏈 我們 叫 它 前進 股
在 前進 股上 DNA 的 復 制 比較簡單
那 就是 妳 先 加入 壹段 RNA 引物
然後 在 聚合酶 的 作用 下 DNA 就 會 延伸 過去 了
它 就 會 從 這個 3' 端往 5' 端 這麼 延伸 過去
但是 大家 註 意 還有 壹股
這壹股 就是 另外 的 壹條 DNA 模板
它 因為 和 上面 那條 鏈 是 反 的
所以 這個 是 3' 端 而 這個 是 5' 端
剛才 我們 說過 妳 要是 復 制 的 時候
妳 必須 是從 模板 3' 端往 模板 5' 端 復 制
妳 就算 在 這裏 加壹個 引物
它 也 不 可能 往左邊 形成 DNA 鏈 對 不 對
那 怎麼辦 呢
我們 給 這個 股起個 名字 叫做 延遲 股
這個 延遲 股 它 的 復 制 過程 就 比較 復 雜了
它 的 復 制 過程 是 這樣 的
首先 在 某個 地方 形成 了 壹小段 RNA 引物
這個 RNA 引物 是 和 剛才 沒有 什麼 區別 的
也 形成 了 之後
它 壹定 要 從 3' 往 5' 的 方向 形成 這個 DNA
是 吧 它 就 形成 了
但是 妳 左邊 這段 怎麼辦
妳 只能 是邊 往前 拉開
妳在 這 妳 再給 我 形成 壹個 RNA 引物 對 不 對
然後 我 再 去 形成 壹段 這個 DNA
所以 它 是 壹 段 壹 段 形成
就是 隨著 妳 這個 解旋酶 往前走
我 就 在 不同 的 地方 形成 這個 引物
然後 這個 引物 就會 順著 3' 到 5' 的 方向
我 延伸 出 DNA 來
就 這麼 壹個 意思 對 吧
好 那麼 這個 情況 因為 它 是 壹 段 壹 段 的
所以 人們 給它 起 了 個 名字 叫 岡崎片段
為 什麼 呢
這是 因為 它 是 由 日本 的 名古屋 大學 的 科學家
岡崎 夫婦 發現 的
所以 給它 起個 名字 叫 岡崎片段
好 了 現在 這些 DNA 延伸 到 壹定 程度
結果 就 發現 前面 居然 有個 RNA
妳是 幹嘛 的 妳 為 什麼 擋路 啊
這個 DNA 就 非常 的 憤怒
它 壹 憤怒 怎麼辦 呢
就 叫來 了 壹個 酶 這個 酶 叫 什麼 呢
就是 RNA 的 水解酶 或者 叫 剪切 酶
這種 RNA 水解酶 或者 剪切 酶
它會 把 這壹段 引物 給 去除
所以 它 隨著 妳 這個 復 制 的 過程 中 進行
妳 這段 RNA 引物 就 沒 了 就 這段 引物 就 沒 了
這個 沒 了 之後 這塊 不 就 缺 了 壹塊 了 嗎 對 不 對
那 我們 前面 已經 有 DNA 了
DNA 說 我 繼續 吧
於是 它 就 慢慢悠悠 地 就 把 這壹 段給 補上 了
補上 了 之後 妳會 發現 這個 地方 還會 有 個 小 空缺
最後 這個 小 空缺 是 由誰來 補 的 呢
是 由 壹個 叫做 DNA 連接酶 的 東西
DNA 連接酶 對 吧
它 又 把 它給 補上 了
反正 最後 總而言之 呢
這壹段 壹段 壹段 形成 之後
它 最後 也 能夠 形成 壹個 完整 的 壹個 鏈條 對 吧
那麼 我們 要 明白
如果 妳在 這個 地方 開始 往 兩側 拉開 的話
實際上 左右兩端 各有 壹個 前進 股 和 延遲 股
妳 比如說 這個 這壹段 是 前進 股
那麼 對於 右側 來講 往右邊 走 的 這個 方向
它 其實 就 已經 是 延遲 股 了 已經 是 延遲 股 了
而 右側 底下 的 這個 方向 它 就 稱 之 為 前進 股
它 就是 前進 股 了 對 不 對
所以 在 這個 形成 的 這個 過程 之中
在 這個 形成 RNA 引物 的 過程 中
實際上 每壹個 前進 股 都 是 壹進 到底 的
DNA 直接 到底 的 對 不 對
而 每壹個 延遲 股 它 都 必須 得 是 壹 段 壹 段 的
妳 這個 地方 也 是 得 是 有 壹 段 這個 引物 是 吧
壹段 壹 段 的 形成 DNA 形成 DNA 好 吧
最終 中間 的 這些 這個 所謂 的 引物 都 會 被 去掉
妳 形成 的 時候 是 有 引物 的 但是 最終 妳 都 沒 了
都 被 這個 RNA 的 水解酶 給 水解 了
然後 這個 整個 鏈條 就 完成 了
包括 中間 這些 地方 的 縫隙
也 都 拿 這個 連接酶 像 膠水 壹樣 都給 妳 粘 好 了
所以 整個 這個 復 制 過程 就 完成 了
但是 大家 有沒有 發現 壹個 問題 什麼 問題 呢
就是 在 延遲 股 的 最 前面 的 位置
這個 3' 端的 這個 位置 會 剩下 兩個 RNA 引物
這 兩個 RNA 引物 最終 也 會 被 水解酶 水解 掉
但是 它 被 水解 掉 之後 沒有 辦法 去 補充 DNA
因為 每壹個 DNA 這個 補充 都 是 得 後面 有 DNA
然後 往前 頂
它 才能 被 補充 上
妳 這個 後面 什麼 都 沒有 它 沒有 辦法 頂
所以 這 兩個 部位 它 就 會 留下 對 不 對
留下 了 之後 妳 就 會 發現 右邊 的 這個 DNA
它 就 會 壹長 壹 短
就 這個 地方 它 就 會 壹長 壹 短
這個 事情 就 很 奇怪 了 對 吧
但是 在 我們 的 細胞 內部
對於 這種 壹長 壹 短 的 結構 它 是 不 喜歡 的
所以 有 可能 RNA 被 水解 了 之後
它 這壹小段 突出 的 DNA 也 會 被 水解 掉
同樣 道理 左側 的 這個 RNA 被 水解 掉
突 出來 這壹小段 也 會 被 水解 掉
這就 出現 了 壹個 問題 了
妳 復 制 了 壹次 之後 兩端 會少 壹段 對 不 對
所以 這種 情況 就 被 稱 為 什麼
就 被 稱 為 DNA 復 制 問題 或者 叫 DNA 末端 問題
這個 問題
它 其實 是 這個 困擾 了 生物界 壹 段時間 的
就是 人們 不 明白
如果說 DNA 的 末端 會 縮短 的話
那麼 每 復 制壹次 DNA 的 攜帶 的 信息 就會少 壹些
那 這個 生物 信息 不是 很快 就 沒 了 嗎 對 吧
這個 問題 如何 解釋 呢
那 就要 引入 我們 今天 的 主角 了 端粒
什麼 是 端粒 呢
就是 人們 在 研究 這個 DNA 末端 問題 的 時候
科學家 提出 了 這樣 壹種 設想
他 就 說 有沒有 可能 在 DNA 兩端 這有 壹段 序列
這壹段 序列 專門 就是 用來 在 復 制 的 時候
進行 磨損 的
然後 這就 可以 保護 中間 的 這個 遺傳信息 對 吧
有沒有 可能
於是 人們 就 去 研究 它
然後 在 上個世紀 70 年代 末期 的 時候
加州 伯克利 有壹個 老師 名字 叫 布萊克本
這個 布萊克本
他 和 這個 哈佛 醫學院 的 壹位 老師
名字 叫紹 斯塔克
他們 兩個 人 合作 研究 了 壹種 生物
這種 生物 的 名字 叫做 四膜蟲 四膜蟲
這是 壹種 非常 神奇 的 生物
這種 生物 的 特點 有 很多
比如說 它 有 七種 性別
說 人 有 兩種 性別 它 有 七種 性別
而且 有 兩個 細胞核 是 吧
有個 大核 有個 小核
大核 裏面 有 很多 很 多條 染色體
所以 這個 就 為 研究 這種 端粒 提供 了 這個 便利
後來 這個 布萊克本 和 邵 斯塔克
就 果然 在 四膜蟲 的 DNA 上
發現 了 兩端 的 重 復 序列
就 這個 假如 說 是 四膜蟲 的 這個 DNA
它 兩邊 是 對 著 的 是 吧
A C T G 這麼 對 著 的
然後 妳 就 會 發現 中間 有 很多 不同 的 序列
但是 在 兩側 它會 有 壹個 重 復 序列 是 吧
中間 的 這個 就是 有用 的 遺傳信息
兩邊 的 這個 就是 所謂 的 端粒
這個 端粒 它 是 壹個 重 復 序列
比如 四膜蟲 它 總是 在 重 復 這個 GGGGTT
這樣 的 序列 重 復 好多好多 次
那 說 這有 什麼 用 呢
這個 作用 就是 在 妳 復 制 過程 中 進行 磨損
人 也 有 這種 端粒
只不過 人 的 端粒 的 序列 跟蟲 不太壹樣
它 的 序列 是 TTAGGG 這樣 的 堿 基 序列
這就 好像 是 什麼 呢
就 好像 我們 系 鞋帶 的 時候
咱們 都 知道 鞋帶 除了 那個 軟 啪啪 帶子 以外
外邊 還會 有 壹個 硬頭
這個 硬頭 的 壹 部分 作用
就是 為 了 保護 裏邊 的 鞋帶
如果 磨損 的話 妳 先 磨損 硬頭
手機 為 了 防止 它 磨損 怎麼辦
貼個 膜 要 磨損 的話 先 磨損 膜
同樣 道理
妳在 DNA 有 遺傳信息 的 兩端 妳 加上 端粒
端粒 是 重 復 序列
在 復 制 過程 中有 損耗
這個 損耗 先 損耗 端粒 對 不 對
這樣 壹來 不 就 保護 了 遺傳信息 嗎
但是 我們 要 知道
這個 端粒 它並 不是 無限 的
它 是 有限 的 對 不 對
所以 說 在 端粒 磨損 的 過程 之中 會 出現 什麼 呢
端粒 越來越少 端粒 磨損 了
磨損 到 最後 它 就要 傷及 到 自己 的 遺傳信息 了
那 在 這種 情況 下 怎麼辦 呢
這種 情況 下
這個 機體 就 會 命令 這個 細胞 停止 分裂 是 吧
進行 衰老 和 死亡
所以 在 細胞 磨損 到 最後
那麼 沒有 可磨 的 了 細胞 就 會 衰老
衰到 最終 結果 細胞 死亡 了
那麼 很多很多 細胞 都 死亡 了
那麼 這個 人 也 就 衰老 也 就 死亡 了
那麼 這件 事情 在 1961 年 的 時候
就 有 壹個 美國 解剖學家 提出 了
他 的 名字 叫做 海佛烈 克
所以 這件 事 也 稱 之 為 海佛烈 克 極限
後來 人們 才 發現 海佛烈 克 極限 跟 端粒 有關
海佛烈 克 說
人 的 體細胞 就 只能 分裂 40 到 60 次
這是 極限 了 不能 再 多 分裂 了
這個 原因 就是 因為 經過 這麼 多次 分裂 之後
體細胞 中 的 端粒 它 已經 損耗 殆盡 了
再 往後 它 就 會 損失 自己 的 遺傳物質 了
那麼 這種 情況 下
這個 機體 會 面臨 這個 細胞 走向 死亡
不要 亂 復 制
所以 端粒 是 什麼 呢
我們 可以 管它 叫 生命 的 時鐘
它 壹直 在 縮短
當 縮短 到 零 的 時候 這個 機體 就 死亡 了
但是 我們 還有 壹個 問題
作為 壹 個個 體 來講 人會 死 是 沒有 問題 的
那麼 為 什麼 作為 種群 他 能夠 繁衍 下去 呢
如果 每壹次 都 要 損耗 端粒 的話
那麼 幾代 之後 人種 也 應該 滅絕 對 不 對
這 就要 涉及 到 另外 壹個
這個 布萊克本 的 壹個 工作 了
後來 在 1985 年 的 時候
她 和 她 的 壹個 博士生 名字 叫做 格雷 德
這 格雷 德 也 是 壹個 女性
她們 兩個 人 繼續 去 研究 這個 四膜蟲
結果 在 四膜蟲 的 核中 發現 了 壹種 特殊 的 酶
這種 酶 稱 之 為 端粒酶
端粒酶 它 是 什麼 物質 呢
它 實際上 是 壹種 蛋白質
再 加上 壹小段 的 這個 RNA 信息
那麼 端粒酶 的 作用 是 什麼
妳 聽 這 名字 妳 就 知道 它 是 可以 修復 端粒 的
什麼 意思 呢
就是 假如 說
剛才 在 復 制 的 時候 不有 兩條 鏈
在 邊緣 壹長 壹 短
這個 長 的 這壹段 應該 是 3' 端
短 的 這壹段 是 5' 端
它們 倆 這麼 對著 3' 端 5' 端
好 現在 這個 復 制 過程 中 端粒 不是 縮短 了 嗎
怎麼辦
這個 端粒酶 就 會 過來
以 它 自己 的 這個 RNA 模板 接到 這個 後面
然後 去 復 制 它 的 DNA
於是 它 就 可以 把 這個 DNA 給 延長 壹段
把 它 3' 端 延長 壹段
延長 完 了 之後
剩下 的 事 就 交給 剛才 的 那個 過程 了
我們 在 這兒 形成 壹個 所謂 的 RNA 引物
然後 這個 RNA 引物
又 會 調集 壹 大批 的 這個 DNA 過來
讓 DNA 把 這條 鏈給 接上
這樣 壹來 端粒 不 就 長 了 嗎
妳 說 我還 不夠 還 不夠 沒關系
我 端粒酶 再 過來 再給 妳 延長 對 不 對
通過 這種 方法 它 就 可以 保證 DNA 的 完全 復 制
於是 每壹次 復 制 都 是 全新 的
這個 細胞 就 永遠 不會 死亡
是 吧 那 什麼樣 的 細胞 才 有 這樣 的 特征 呢
那 就是 生殖細胞
在 生殖細胞 中 這個 端粒酶 它 是 活躍 的
所以 生殖細胞 生 下來 的 都 是 全新 的
