对多种不同生物端粒的DNA序列测定，发现其共同特点都是富含G、C碱基的短序列多次重复。例如哺乳类动物仓鼠和人类，端粒DNA都有（TTAGGG）。重复可多达数十至上百次，并且形成反折式的二级结构。

    20世纪洲年代中期发现了端粒酶（telomerase），它是一种RNA一蛋白质复合物。复制终止时，染色体线性DNA末端确有可能缩短，但通过端粒的不依赖模板的复制，可以补

偿这种由除去引物引起的末端缩短。端粒的这种生长形式，称为爬行模型（ inchworn model）（图  11－21）。

图中左上方的是端粒的DNA末端的结构，其中一股是单链。该单链的下方是端粒酶所含的RNA分子部分序列。在瑞粒DNA复制上，端粒酶既有模板，又有逆转录酶这两方面的作用。首先是端粒酶借助其RNA与DNA单链有互补碱基序列而辨认结合。图的中部表示端粒的延长，注意是以RNA为模板的逆转录的过程。延长以后的单链可能反折为双链。

研究发现，培养的人成纣维细胞随着分裂次数的增加，端粒长度是在逐渐缩级短。并且发现，体细胞端粒长度大大短于生殖细胞，胚胎细胞的端粒也长于成年的细胞。据此，至少可以认为在细胞水平的老化，有可能与瑞粒酶的活性下降有关。生物整体的老化，当然是更复杂的问题。

此外，许多研究均发现，基因突变、肿瘤形成时，端粒也可表现缺失、融合或序列缩短等现象。在临床研究中也发现某些肿瘤患者肿瘤细胞的端粒比正常人同类细胞显著缩短。在另一些肿瘤培养细胞中，又发现有端粒酶活性的增高，但端粒酶活性又不一定能决定端粒的长度。因此，深人研究端粒和端粒的变化，是目前肿瘤研究中的一个新领域。

                         第四节DNA损伤（突变）与修复

    DNA复制的保真性是维持物种相对稳定的主要因素。另一方面，突变是与遗传保守性相对立而又相互统一的自然现象。突变（mutation）是指一个或多个脱氧核糖核苷酸的构成、复制或表型功能的异常变化，也称为 DNA损伤（DNA tw），即遗传物质结构改变引起遗传信息的改变。

                            一、突变的意义

    一般容易把突变误解为都是危害生命的现象。其实就其后果而言，突变在生物界普遍存在，是有其积极意义的。

    （－）突变是进化、分化的分子基础

    从长远的生物进化史看，进化过程是突变的不断发生所造成的。没有突变就不可能有现今五彩缤纷的生物世界。遗传学家认为：没有突变就不会有遗传学。就一个短暂历史时期而言，人类可能未能亲眼见到某一物种的自然演变而只见到长时期突变积累的结果。就同一物种而言个体差别总是存在的。大量的突变都是属于这种类型，只是目前还未能认识其发生的真正原因，因而命名为自发突变或自然突变（spontaneouse  mutation）。

    （二）只有基因型改变的突变

    这种突变没有可察觉的表型改变，例如在简并密码子上第三位碱基的改变，蛋白质非功能区段上编码序列的改变等等。这些现象也相当普遍。多态性（polymophism）一词是用来描述个体之间的基因型差别现象。利用核酸杂交原理，可以设计各种技术用于识别个体差异和种、株间差异，并用于预防及诊断。例如：法医学上的个体识别、亲子鉴定、器官移植的配型、个体对某些疾病的易感性分析，都要用DNA多态性分析技术。

    （三）致死性的突变

    突变发生在对生命过程至关重要的基因上，可导致个体、细胞的死亡。人类常利用

这些特性消灭有害的病原体。

    （四）突变是某些疾病的发病基础

    这些疾病包括遗传病、肿瘤及有遗传倾向的病。一般人认为突变是有害的，就是指这种类型的突变。现今最详细的内科学记载了 4 000余病种，其中 1／3以上属遗传性疾病或有遗传倾向的病。其中少数已知其遗传缺陷（变异）所在，如血友病是凝血因子基因的突变，地中海贫血是血红蛋白基因突变等等，其余大多数尚在研究中。有遗传倾向的疾病，包括常见的高血压病、糖尿病、溃疡病、肿瘤等，可以肯定和生活环境有关，但亦有证据表明存在某些基因的变异。不过，涉及的基因不是少数几个，而是众多基因与生活环境因素共同作用的后果。

                        二、引发突变的因素

    大量的突变属于自发突变，发生频率只不过10－9左右。但考虑到高等生物基因组庞大，细胞繁殖速度快，就不难理解它起的作用是不可低估的。

    实验室可以诱发突变，是用生活环境中导致突变的因素，主要有物理和化学因素。

物理因素主要指紫外线和各种辐射，其中又以紫外线照射研究得较多。紫外线（ultra violet，UV）可引起DNA链上相邻的两个嘧啶碱基发生共价结合，生成嘧啶二聚体，或称环丁基环（cyclobutane ring）。胸苷酸二聚体（thymine dimer，T T）的结构式及其解聚反应见图11－22。

    对化学诱变的广泛研究，发现不少化学诱变剂同时就是致癌物。从化工原料、化工

产品和副产品，各种工业的排放物、农药。食品防腐剂或添加剂，以至汽车排放的废气

等已检出的致突变化合物已达6万多种，而且还以每年过千新品种的速度在增加。其中择几种典型的列于表11－3。

    要确定某一化合物是否致癌，难度很大。目前卫生学上常用的致癌物检测，实验方法是检测化合物是否对细菌致突变，称为Ames试验。试验用一种有如下缺陷的沙门菌：①his－：即组氨酸异养型，需加入组氨酸才能生长；③胞壁缺陷，化学物质易于透入；③修复系统不活化。被检测的药物涂布于不含组氨酸的培养平板上，用含组氨酸及无缺陷的菌作对照，观察细菌的成活菌落数目，经过推算，确定被检药物是否为致突变剂。Ames试验较动物试验简单，而用它与大鼠或小鼠的致癌试验作对照，捡出致癌物常可达80％以上的符合率。