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核糖核酸

核糖核酸是核酸的一类,因其分子中含有核糖而得名,简称RNA。白色粉末。对紫外线有强烈的吸收性。RNA存在于一切细胞的细胞质和细胞核中,也存在于大多数已知的植物病毒和部分动物病毒以及一些噬菌体中。RNA的分子量为104~106。核糖核酸(RNA)是由基本结构单元——核糖核苷酸以3′,5′-磷酸二酯键连接起来的长链分子(1983年以来发现RNA可有分枝结构,即除3′,5′-磷酸二酯键的主链外,还可有2′,5′-磷酸二酯键的支链,核糖核苷酸是由碱基两种嘌呤碱,即腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G),以及两种嘧啶碱即胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)、核糖(β-D-核糖)和磷酸三部分构成。除了这四种核苷酸外,在成熟RNA分子中几乎都或多或少地含有化学结构特殊的“稀有”核苷酸,或称作修饰核苷酸。在某些病毒和噬菌体中核糖核酸还起着遗传物质的功能。酵母中富含核糖核酸,常作为制备核糖核酸的原料。1981年我国科学家在世界上首次人工合成了与天然分子完全相同的、由76个核苷酸组成的核糖核酸——酵母丙氨酸转移核糖核酸。

【发现过程】
1869年瑞士化学家米舍尔在研究细胞核的化学性质时,对其作了化学分析,得到一种酸性有机化合物,这是当时人们已知生物体内三种主要物质——糖类、脂肪和蛋白质以外的第四种物质。开始他把这种物质取名“核素”,后测出它有很强酸性,改名为核酸。20世纪初德国化学家科塞尔将核酸水解,弄清它是由磷酸、碱基(主要是腺嘌 呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶)及五碳糖组成的天然高分子化合物。后科塞尔的学生莱文进一步辨明,细胞中核酸有两种,一是核糖核酸(其 中的五碳糖是核糖),另一种是脱氧核糖核酸 (其中的五碳糖为脱氧核糖)。

【分类】
核糖核酸根据功能不同,可分为核糖体RNA (rRNA),信使RNA (mRNA)和转移RNA (tRNA)。
核糖体RNA。即rRNA,约占细胞总RNA的80%,它以共价键与核糖体蛋白质相连,是核糖体的主要成分。核糖体是蛋白质生物合成的场所,原核生物的核糖体含5S、16S和23S这3类RNA,真核细胞核糖体则含5S、5.8S、18S和28S这4类RNA。
信使RNA。即mRNA,是专管传递信息的RNA分子。它的核苷酸顺序与DNA中的一股螺旋互补,并且以这个信息来指导蛋白质的生物合成。mRNA只占细胞总RNA的5%,但它的代谢非常活跃,而且种类很多,每一种蛋白质都有一种相应的mRNA,各种mRNA的分子大小也不相同,分子量在0.2×106~2.0×106之间,沉降系数为8S~30S。mRNA种类很多,mRNA是以DNA的某一片段为模板合成的,并带有该段DNA的遗传信息。在蛋白质生物合成中起模板作用。
转移RNA。即tRNA,也叫受体RNA。它的主要功能是在蛋白质生物合成过程中作为氨基酸的受体,起转移氨基酸的作用。20种氨基酸各有一种或数种tRNA。tRNA的分子比较小,而且具有高度折叠的结构,分子量23 000~28 000,沉降系数约为4S。tRNA种类较多,在细胞质中以游离状态或与氨基酸相结合的状态存在,每种氨基酸都有1至几种与之特异结合的tRNA。tRNA通常由73~93个核苷酸组成。tRNA中含有很多修饰碱基,如各种甲基化碱基、假尿嘧啶(ψ)及二氢尿嘧啶(D)等。几乎所有的tRNA都呈三叶草型二级结构(图)。在tRNA中由某些碱基配对形成茎,未配对的碱基形成环。tRNA的5′-端是被磷酸化的。3’-端为CCA,是结合氨基酸的部位。tRNA的反密码子环中间的三个碱基组成反密码子,按碱基配对的原则识别mRNA上的密码子。tRNA的主要功能是携带活化的氨基酸,并将它运到与核糖体结合的mRNA的相应密码子处,用来合成蛋白质。
tRNA的三叶草型二级结构通式 
tRNA的三叶草型二级结构通式

在真核细胞里还有另外两种RNA:不均一核RNA即hn RNA和小核RNA即SnRNA。hn RNA是核中的mRNA前体,SnRNA参与mRNA前体的加工过程。
rRNA按其沉降系数(S)划分为多种。原核生物中有三种:23S rRNA、16S rRNA和5S rRNA;真核生物中有四种:28S rRNA、18SrRNA、5.8S rRNA和5S rRNA。rRNA是构成核糖体的成分。

【结构】
RNA中所含的4种基本碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)。大多数天然RNA分子是一条单链,在单链的许多局部区域自身折叠使A与U,G与C配对形成小双螺旋区域,RNA的二级结构就是这种具有局部小双螺旋的单链结构,也有少数病毒RNA具有双链结构。tR-NA含稀有碱基较多,对它的二级结构了解得最清楚,呈一种三叶草叶型,一般由氨基酸接受臂,反密码子环等组成,它的三级结构在此基础上盘绕折叠呈倒L形(如图)。5SrRNA也具有类似三叶草形的结构,其他RNA如16S rRNA、23S rRNA及病毒RNA也是由部分双螺旋结构和部分碱基不配对所形成的突环相间排列组成的。
酵母苯丙氨酸-TRNA的分子模型 
酵母苯丙氨酸-TRNA的分子模型

【核糖核酸的作用】
核糖核酸能促进肝细胞蛋白质合成,改善氨基酸代谢,降低血清谷丙转氨酶,改善肝炎患者血清蛋白电泳,并能调节人体免疫功能,促使病变肝细胞恢复正常,临床上可用于急慢性肝炎,肝硬化的治疗。

【参考资料】
http://www.chemicalbook.com/ProductChemicalPropertiesCB5225781.htm
顾翼东 主编.化学词典.上海:上海辞书出版社.1989.第684页.
林崇德,姜璐,王德胜 主编;魏群 分卷主编.中国成人教育百科全书·生物·医学
http://baike.baidu.com/view/28832.htm

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核糖核酸2014/11/20 12:47:42
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