末端复制问题与端粒酶（end-replication problem and telomerase）

复制一条带有两个开放末端（像鞋带两端）的线性染色体，存在一个内在的难题。因为后随链每合成一段都需要一个RNA引物来起头，染色体末端最后那个引物一旦被移除便留下一个缺口——而上游再无处可铺新引物来填补它。于是末端有一小段未能被复制，染色体便会每分裂一次就短一点。这就是末端复制问题。

细胞用端粒来保护染色体末端——端粒是一段长长的短重复序列（人类中是TTAGGG重复数千次），不携带任何基因，因此缩短消耗的是可弃用的缓冲区，而非重要的DNA。真正重建丢失末端的办法是一种叫端粒酶的酶。端粒酶是一种逆转录酶，自带一小段RNA模板；它用这段内置RNA把端粒重复序列添加回染色体的3'端，把它延长，使后随链机器得以在后面补齐。实际上它自带引物-模板，抵消了缩短。

端粒酶在生殖细胞、干细胞和单细胞生物中高度活跃，但在大多数普通人体细胞中被关闭。于是这些细胞的端粒随每次分裂而缩短，直到短到临界，细胞便停止分裂（衰老）——这是衰老的一个促因，但远非唯一原因。其反面则很危险：大多数癌症重新激活端粒酶，撤除了这道天然界限，帮助肿瘤无止境地分裂。因此端粒酶处于衰老与癌症这一引人入胜的交汇点上，它的发现曾获诺贝尔奖。