Telomery i telomeraza — zegar starzenia komórki
Rozszerzenie tematu replikacji DNA i budowy chromosomu. Telomery — powtarzalne sekwencje na końcach chromosomów — skracają się z każdym podziałem komórki; po osiągnięciu granicznej długości komórka przestaje się dzielić (limit Hayflicka). Enzym telomeraza może je odbudowywać, wydłużając zdolność do podziałów (Nobel 2009).
Dam Ci docelową długość telomeru — bez telomerazy dobierz suwakiem liczbę podziałów n, która ją daje.
Co się właśnie stało?
Komórka podzieliła się kilkanaście razy, a telomery — ochronne, powtarzalne sekwencje na końcach chromosomów — z każdym podziałem stawały się krótsze.
Problem replikacji końców:
— długość telomeru maleje liniowo z liczbą podziałów , bo polimeraza DNA syntetyzuje nić wyłącznie w kierunku 5'→3' i nie potrafi skopiować samego końca nici opóźnionej. Każdy podział „ucina" fragment telomeru.
Limit Hayflicka:
Gdy telomer osiąga długość krytyczną, komórka przestaje się dzielić (starzenie komórkowe, senescencja) albo obumiera. To naturalny „licznik podziałów" wpisany w każdą komórkę somatyczną.
Rola telomerazy:
Telomeraza — enzym odkryty przez Elizabeth Blackburn, Carol Greider i Jacka Szostaka (Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii/medycyny 2009) — dobudowuje powtarzalne sekwencje na końcu telomeru, kompensując stratę z replikacji. Jest aktywna m.in. w komórkach macierzystych, rozrodczych i — niestety — w większości komórek nowotworowych, co daje im praktycznie nieograniczoną zdolność do podziałów.
Po co Ci to na maturze:
Telomery i telomeraza łączą genetykę molekularną ze starzeniem organizmu i nowotworami — częsty temat matury rozszerzonej. Chwyt: skracanie telomerów działa jak mechanizm ochronny przed niekontrolowanym podziałem, a aktywna telomeraza w komórce nowotworowej to ucieczka przed tym mechanizmem.
Zapamiętaj: telomery skracają się z każdym podziałem komórki (problem replikacji końców); po osiągnięciu długości krytycznej komórka przestaje się dzielić (limit Hayflicka); telomeraza odbudowuje telomery i wydłuża zdolność komórki do podziałów.
Teoria i wzory
Czym są telomery
Telomery to powtarzalne sekwencje DNA na końcach chromosomów. Chronią geny przed uszkodzeniem i sklejaniem się chromosomów.
Dlaczego się skracają
Polimeraza DNA nie potrafi skopiować nici do samego końca — przy każdym podziale telomery nieco się skracają. Działają więc jak „zegar" liczący podziały.
Limit Hayflicka
Po osiągnięciu granicznej długości telomerów komórka przestaje się dzielić lub obumiera — to limit Hayflicka. Stąd związek z starzeniem.
Telomeraza
Enzym telomeraza odbudowuje telomery, wydłużając zdolność do podziałów (aktywny m.in. w komórkach rozrodczych i macierzystych). Komórki nowotworowe często go uruchamiają, zyskując nieograniczoną zdolność do podziałów. Mechanizm nagrodzono Noblem (2009). To box jakościowy — opisują go zasady, nie wzory.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Czemu telomery się skracają?
Bo polimeraza DNA nie potrafi skopiować końca nici do samego końca przy każdym podziale.
›Czemu komórki się starzeją?
Po wyczerpaniu telomerów (limit Hayflicka) komórka przestaje się dzielić lub obumiera.
›Jak łączy się to z nowotworami?
Komórki nowotworowe często aktywują telomerazę, uzyskując nieograniczoną zdolność do podziałów.