14.4: RNA结构

“RNA的基本结构由五个碳糖和四个含氮碱基中的一个组成。尽管大多数RNA是单链的，但它可以形成复杂的二级和三级结构。这种结构在转录和翻译的调控中起着至关重要的作用。”

不同类型的RNA具有相同的基本结构

核糖核酸主要有三种类型：信使RNA（mRNA）、转移RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）。这三种RNA都由一个单链核苷酸组成。每个核苷酸由五个碳糖核糖组成。核糖的碳分子从1到5编号。5号碳含有一个磷酸基，1号碳含有一个氮基。

RNA中有四种含氮碱基：腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C)和尿嘧啶 (U)。尿嘧啶是RNA中唯一不存在于DNA中的碱基，DNA使用胸腺嘧啶（T）。在转录过程中，基于新RNA碱基与DNA碱基的互补结合，RNA从DNA模板合成； A 与 T 结合， G 与 C结合， C与 G 结合, 和 U 与 A结合。

RNA组装是单向的

与DNA一样，RNA中的相邻核苷酸通过磷酸二酯键连接在一起。这些键形成于一个核苷酸的磷酸基和相邻核苷酸核糖上的羟基之间。

这种结构使RNA具有方向性，即核苷酸链的两端不同。核糖的碳五带有一个未结合的磷酸基，这就产生了5结尾（读五个质数）。核苷酸链另一端的最后一个核糖在碳数3处有一个游离的羟基(-OH) ；因此，RNA分子的这一端称为3端。随着核苷酸在转录过程中被添加到链中，新核苷酸的5-磷酸基与生长链的3-羟基发生反应。因此，RNA总是按照5到3的方向进行组装。

RNA可以形成二级结构

二级结构是由同一单链RNA上遥远核苷酸的互补碱基配对形成的。发夹环是由5-10个核苷酸内的碱基互补配对形成的。茎环是由50到数百个核苷酸分开的碱基配对形成的。在原核生物中，这些二级结构起着转录调节的作用。例如，发夹环可以作为终止信号，当转录酶遇到这种结构时，它们从mRNA中分离，转录停止。茎环或3或5末端的发夹环也通过阻止核糖核酸酶结合降解RNA来调节真核生物中mRNA的稳定性。

二级结构可以形成更复杂的三级结构，称为假节点。当二级结构的环区碱基与环外互补碱基相互作用时，形成伪节点。这些三级结构在RNA的结构和功能中起着至关重要的作用。

tRNA的二级和三级结构使蛋白质合成成为可能

tRNAs在mRNA转化为蛋白质的过程中充当衔接分子。在一端，tRNA携带一种氨基酸。在另一端，它们与一个mRNA密码子结合，这是一个由三个核苷酸组成的序列，编码一种特定的氨基酸。tRNA分子通常是70-80个核苷酸，折叠成茎环结构，类似于三叶草。四根茎中有三根有含有7-8个碱基的环。第四个茎被卸下，包括RNA链的自由5和3端。3端作为氨基酸受体位点。

tRNA的三维结构为l形，一端为氨基酸结合位点，另一端为抗凝血酶。反密码子是三个核苷酸的序列，它们与mRNA密码子互补。tRNA的这种特殊形状使它能够与核糖体结合，在核糖体中蛋白质合成发生。

每分子核糖核酸

或者RNA都是由一条核苷酸链组成的

每个核苷酸由核糖 即一个五碳糖

在一侧连接一个磷酸基团

在另一侧连接四种含氮碱基中的一种

腺嘌呤 鸟嘌呤 胞嘧啶或尿嘧啶

在DNA转录期间 这些核苷酸

和他们的互补碱基相结合

当信使RNA 或称mRNA被合成

腺嘌呤和胸腺嘧啶结合 鸟嘌呤和胞嘧啶结合

而被用于RNA的尿嘧啶

取代胸腺嘧啶 与腺嘌呤结合

核苷酸就这样通过

磷酸二酯键链接在一起

磷酸二酯键存在于相邻的两个核苷酸之间

一头在一个核苷酸的磷酸基团上

另一头在另一个核苷酸的五碳糖上的羟基基团上

这样就构成了一条磷酸糖骨架

RNA分子拥有一个5号位端

在五碳糖的5号碳上连着一个磷酸基团

RNA还拥有一个3号位端

这端上连着一个羟基基团

RNA是从5号位端向3号位端聚合起来的

并且通常以单链形式存在