端粒是存在於真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質複合體，是短的多重複的非轉錄序列（TTAGGG）及一些結合蛋白組成特殊結構，它與端粒結合蛋白一起構成了特殊的“帽子”結構。端粒的作用是保持染色體的完整性和控制細胞分裂週期，並與細胞凋亡、細胞轉化和永生化密切相關。

端粒和細胞老化有明顯的關係。當細胞分裂一次，每條染色體的端粒就會逐次變短一些，構成端粒的一部分基因約50～200個核苷酸會因多次細胞分裂而不能達到完全複製（丟失），以至細胞終止其功能不再分裂。除了提供非轉錄DNA的緩衝物外，它還能保護染色體末端免於融合和退化，在染色體定位、複製、保護和控制細胞生長及壽命方面具有重要作用。端粒、著絲粒和複製原點是染色體保持完整和穩定的三大要素。

端粒酶是在在細胞中負責染色體端粒延長的一種酶，是基本的核蛋白逆轉錄酶，可將端粒DNA加至真核細胞染色體末端。端粒酶能延長縮短的端粒（縮短的端粒其細胞複製能力受限），從而增強體外細胞的增殖能力。

端粒酶在保持端粒穩定、基因組完整、細胞長期的活性和潛在的繼續增殖能力等方面有重要作用。端粒酶的存在，就是把 DNA 複製的缺陷填補起來，即由把端粒修復延長，可以讓端粒不會因細胞分裂而有所損耗，使得細胞分裂的次數增加。

端粒酶可在成體幹細胞、免疫細胞和正在發育的胚胎細胞中正常表達。在這些細胞中，端粒酶附著在新複製的染色體末端，從而使細胞的分裂不受約束。在正常人體組織中，它的活性被抑制，但在腫瘤中被重新啟用，使腫瘤細胞不停地分裂增殖。

端粒和端粒酶研究是當前分子生物學領域的一大熱點。對於抗衰老、延長壽命、預防癌症及癌症早期診斷，以及損傷修復，細胞和組織、器官移植，甚至器官再生等，都具有重要意義。