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14.4: RNA结构
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RNA结构
 

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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。


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