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时间:2019-05-10
《制医学课件 生化 RNA结构和功能》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、RNA的结构与核酸重要的理化性质一.RNA的结构:RNA即核糖核酸,它除在原核生物的RNA病毒中作为遗传物质的载体外,在真核生物中也有重要作用。RNA分子是一条线性多聚核糖核苷酸链(极少数RNA分子是双链如某些病毒的RNA,主要由四种核糖核苷酸组成,即A、G、C和U,此外,RNA分子中还含有较多的稀有碱基。在RNA中,核糖核苷酸之间的连接键也是3′,5′-磷酸二酯键因此,在RNA分子中,也有5′端(5′末端的核苷酸残基通常是pG)和3′端之分,同样,组成RNA分子的核糖核苷酸也可称为碱基如也可用碱基数目(bases)表示RNA分子的大小。组成RNA分子的核糖核苷酸数目(碱基
2、数)从75~数千个不等。这是RNA分子的一级结构。虽然绝大多数的RNA分子是一条核糖核苷酸链组成,但单链RNA分子可通过自身回折而使链中A和U、G和C之间分别配对,形成许多短的双股螺旋区,在其间不能形成配对的碱基则被排斥在双股螺旋之外呈环状,从而形成发夹结构。在上述结构(如RNA的链内局部双螺旋区)的基础上,RNA还可进一步卷曲、折叠而形成RNA的高级结构。如tRNA可形成倒L型的三级结构(见后)。二.RNA的类型和功能:细胞内的RNA种类较多,主要的有:1.tRNA:又称转移RNA(transferRNA),约占细胞总RNA的10~15%,其主要作用是将活化的氨基酸一个个
3、按mRNA模板的碱基序列带到核糖体上以合成蛋白质。tRNA的分子量约为25kD,是分子量较小的一种RNA,由73~90个核苷酸组成(多数由76个核苷酸组成),在组成tRNA的核苷酸中,除A、U、G、C四种外,还含有较多的稀有碱基(tRNA是含稀有碱基最多的一种RNA,约占tRNA分子的10~15%)。实际上,目前发现的稀有碱基大都在tRNA中存在。细胞内的tRNA种类较多(每个细胞至少有60种以上的tRNA分子),共同用来携带20种L-α-氨基酸,每种tRNA只能携带一种特定的氨基酸。因而,每种氨基酸至少有一种相应的tRNA甚至几种tRNA携带。tRNA除在蛋白质生物合成过
4、程中运输氨基酸外,近年来还发现它有其它的功能如能作为逆转录酶的引物而合成cDNA(互补DNA);参与合成细菌细胞壁的组成成分等。1)tRNA的二级结构:tRNA为线性单链分子,但它能通过自身回折而形成局部的双螺旋区,而不能形成碱基配对的区域则凸出成环状,通过这种方式,tRNA分子盘曲成三叶草状的二级结构。其中,有四个链内碱基相互配对(约占RNA碱基总数的50%)而形成的局部双螺旋区,称为臂(arm)或茎(stem);有五个非配对区域,其中四个形成环状(loop)结构,一个是3′末端的NCCA(N表示任一碱基)。四个环状结构分别是:a)二氢尿嘧啶环(DHUloop),由8~1
5、2个碱基组成,在各种tRNA分子中其碱基数目不等,因组成该环的核苷酸中含有稀有碱基—二氢尿嘧啶核苷酸残基,因而得名。DHU环的作用是tRNA与核糖体结合有关。b)反密码环(anticodonloop),由7个碱基组成,其序列为:5′嘧啶-嘧啶—X-Y-Z—修饰嘌呤-可变碱基3′其中,X、Y、Z代表由中间3个碱基构成的反密码(anticodon),它会在蛋白质生物合成过程中与mRNA上的密码配对。由于该环上有反密码,因此被命名为反密码环。C)TψC环,由7个碱基构成,因其固定含有胸腺嘧啶-假尿嘧啶-胞嘧啶三个嘧啶碱基而得名。大多数的tRNA分子均有TψC环,TψC环的作用也是
6、tRNA分子与核糖体的结合有关。d)附交叉或额外环(extraarm):其碱基数目随tRNA种类不同有很大的变化,因而又称为可变环(variableloop),一般其碱基数目为4~21个。此外,三叶草结构除上述4个环外,含有4个臂或茎。它们分别是:三叶草柄为氨基酸臂,反密码臂,位于氨基酸臂的对面;此外,左、右侧分别有DHU臂和TψC臂等。2)tRNA的三级结构:tRNA分子在三叶草状二级结构的基础上进一步折叠形成其三级结构即倒L型tRNA。从下图中可见,整个分子形如倒L。分子中有两个双螺旋区,一个由氨基酸臂和TψC臂组成;另一个由DHU臂和反密码臂组成。两区相互成直角而形如
7、倒L,两个双螺旋区分别构成“L”的两边。另外,氨基酸臂的CCA位于“L”的一端,反密码环则位于“L”的另一端,两者相距较远,而TψC环位于“L”的转角处。2.mRNA:mRNA又称信使RNA(messengerRNA),约占细胞总RNA的3%~5%。它是蛋白质生物合成的模板,一般来说,在真核细胞中,每种蛋白质都有其相应的一种mRNA。因此,细胞内mRNA的种类繁多,分子大小不一。此外,由于mRNA代谢快,所以,其寿命短,通常在原核细胞中,其寿命仅有几分钟;在真核细胞中,也只有几小时至几天的时间。mRNA是通过DNA
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