在真核 DNA 复制中，去除最终引物后，单链 DNA 片段保留在染色体末端。这部分 DNA 不能以与链其余部分相同的方式复制，因为新合成的 DNA 没有可以附着的 3' 末端。这种未复制的片段导致在每次细胞复制过程中染色体 DNA 逐渐丢失。此外，它可以通过识别单链 DNA 的酶诱导 DNA 损伤反应。为避免这种情况，由重复核苷酸序列和蛋白质复合物组成的缓冲区（称为端粒）存在于染色体末端，保护染色体的末端。

端粒酶是一种由 RNA 和蛋白质组成的核糖核蛋白酶，可以合成和延长丢失的 DNA。端粒酶 RNA 组分 （TERC） 包含用于合成端粒重复序列的模板核苷酸序列。TERC 长度和序列因生物而异 在纤毛虫中，它大约有 150 个核苷酸长，而在酵母中，它大约有 1150 个核苷酸。蛋白质成分端粒酶逆转录酶 （TERT） 使用 TERC 中存在的模板链合成短端粒重复序列。

在哺乳动物中，端粒受到 shelterin 的保护，shelterin 是六种不同蛋白质的复合物:端粒重复结合因子 1 （TRF1）、端粒重复结合因子 2 （TRF2）、端粒保护 1 （POT1）、TRF1 相互作用核因子 2 （TIN2）、TIN2-POT1 组织蛋白 （TPP1） 和阻遏蛋白/激活蛋白 1 （RAP1）。shelterin 复合物中存在的蛋白质参与重要功能，例如端粒酶募集、 调节端粒长度，并为辅助蛋白提供结合位点。

端粒酶表达可以延长细胞的寿命并使其持续增殖，这是癌细胞的一个特征。在近 90% 的癌细胞中观察到端粒酶活性，这使它们成为当前新癌症治疗研究的目标。