第3章 生物学101—遗传学与细胞生物学

人体中的每个细胞都包含大约六英尺长的DNA分子，这些分子被缠绕成称为染色体的紧密结构。

每个细胞核中有23对染色体——每对中的两个染色体分别来自父母。端粒是位于我们染色体末端的长的DNA序列，可保护染色体在细胞分裂过程中免受伤害。

特定模式的DNA片段称为基因。基因是遗传的基本物理单位。只有3%的DNA构成我们的基因。其余的97%控制基因表达。一些基因存储用于制造蛋白质的信息，但是许多不编码蛋白质。人类基因组是编码所有人体维持生命所需蛋白质的基因的完整集合。

DNA复制：衰老的引擎

DNA分子包含两条像双螺旋一样互相缠绕的互补“阴阳”链。每条链都具有糖/磷酸骨架。与每个糖连接的是四个碱基之一：腺嘌呤（A），胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）或胞嘧啶（C）。

DNA的双螺旋结构使它可以复制。复制期间，双螺旋分裂为两个单螺旋——前导链和滞后链。然后，在通过组装它们的互补链，每个单螺旋变成双螺旋。

前导链和常规DNA一样，可以正常组装匹配出其互补链。但滞后链必须使用临时RNA引物。由于细胞无法将RNA引物附着在滞后链的最末端，因此每次细胞分裂时，我们都会损失一点端粒长度。大多数细胞只能复制并分裂四十至六十次，然后再不能分裂。Hayflick界限是正常人类细胞群体在细胞分裂停止之前可分裂的次数。它因细胞类型而异，不适用于干细胞和癌细胞，因为它们可以使用一种称为端粒酶的酶重建端粒。

具有线性染色体的所有动植物都需要端粒。细菌不需要端粒，因为它们具有圆形染色体，因此没有末端需要保护。这就是为什么它们可以复制数十亿次而不会死的原因。

基因如何产生蛋白质

蛋白质是我们细胞的组成部分，是机体发挥功能所不可缺少的物质。这包括维持健康的组织、合成激素和催化化学反应。它们是由长链氨基酸根据基因中的指令合成的。每个基因中碱基对的顺序指定了组成蛋白质的氨基酸序列。

细胞需要不断地组装和更新其蛋白质，以获得最佳的结构和功能。细胞功能或功能障碍取决于是否合成了正确的蛋白质。

表观遗传学：为什么具有相同DNA的细胞却是不同的

人体中的每个细胞都包含相同的DNA，因此所有细胞可以在DNA中产生20，000或更多编码蛋白质。但并非如此。我们身体中各种各样的细胞部署基因组的方式各不相同。基因表达的这一过程受细胞内外信号的调节。这些信号与基因组之间的相互作用影响着胚胎发育和个体生命的所有过程。对DNA进行表观遗传修饰不会改变DNA序列，但会决定哪些蛋白质要被表达。

干细胞——永生的秘密

人体大多数细胞都是分化细胞，这意味着它们执行特定功能，例如肝细胞和皮肤细胞。

干细胞随着身体的生长为身体提供新的细胞，并替代受损或丢失的分化细胞。干细胞产生的分化子细胞具有正常的细胞寿命。它们分裂成规则的细胞，并遵循Hayflick界限。

有一种主要的干细胞类型，称为间充质干细胞（MSCs），它可以移动到所有器官，以替代陈旧或死亡的干细胞。这些MSCs的特异性较弱，将进一步强化以扮演成年干细胞的角色。

由于以下这些原因，永生的干细胞无法使我们永远年轻：

端粒酶无法完成其修复任务。也许是压力、缺乏运动、睡眠不足或慢性炎症阻碍了干细胞的修复。

端粒帽之间的基因发生DNA错误和损伤。遗传信息会因转录错误、病毒、放射线和毒素而受损，由于基因突变或功能缺失，这些错误会导致细胞功能异常。如果受损的干细胞繁殖，它们的功能障碍会表现为疾病，因为来自该干细胞的所有细胞都具有相同的遗传问题。

备用的MSCs可能会损伤和耗尽。

端粒酶逆转衰老

你不能口服端粒酶，因为它是一种大蛋白，会被消化系统中的酸消化。你也无法注射端粒酶，因为它太大而无法扩散到细胞中以供使用。激活端粒酶的唯一有效方法是做一些健康的事情，以增强其在体内的功能。

在线视频

1.DNA 复制。（DNA replication）

2.端粒酶功能。（Telomerase Function）

3.DNA，热口袋，最长的单词。（DNA，Hot Pockets，& The Longest Word Ever）

4.什么是基因表达？（What is Gene Expression？）

5.干细胞。（Stem Cells）

6.端粒和细胞衰老。（Telomeres and cell senescence）

7.端粒酶是什么？它在衰老中起什么作用？（What is telomerase and what role does it play in aging？）

8.我们为什么变老——以及我们如何停止衰老。（Why We Age - And How We Can Stop It）