什么是rnarna有哪些用處
RNA由核糖核苷酸經(jīng)磷酸二酯鍵縮合而成長(zhǎng)鏈狀分子，那么你對(duì)RNA了解多少呢?下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來給你科普一下什么是rna。
rna的分類
RNA是以DNA的一條鏈為模板，以堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，轉(zhuǎn)錄而形成的一條單鏈，主要功能是實(shí)現(xiàn)遺傳信息在蛋白質(zhì)上的表達(dá)，是遺傳信息傳遞過程中的橋梁。tRNA的功能是攜帶符合要求的氨基酸，以mRNA為模板，合成蛋白質(zhì)。
RNA由核糖核苷酸經(jīng)磷酯鍵縮合而成長(zhǎng)鏈狀分子。一個(gè)核糖核苷酸分子由磷酸，核糖和堿基構(gòu)成。RNA的堿基主要有4種，即A腺嘌呤，G鳥嘌呤，C胞嘧啶，U尿嘧啶。其中，U尿嘧啶取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成為RNA的特征堿基。
mRNA
又稱信使RNA。mRNA的功能就是把DNA上的遺傳信息精確無誤地轉(zhuǎn)錄下來，然后再由mRNA的堿基順序決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序，完成基因表過程中的遺傳信息傳遞過程。在真核生物中，轉(zhuǎn)錄形成的前體RNA中含有大量非編碼序列，大約只有25%序列經(jīng)加工成為mRNA，最后翻譯為蛋白質(zhì)。因?yàn)檫@種未經(jīng)加工的前體mRNA(pre-mRNA)在分子大小上差別很大，所以通常稱為不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)。
tRNA
又稱轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。如果說mRNA是合成蛋白質(zhì)的藍(lán)圖，則核糖體是合成蛋白質(zhì)的工廠。但是，合成蛋白質(zhì)的原材料——20種氨基酸與mRNA的堿基之間缺乏特殊的親和力。因此，必須用一種特殊的RNA——轉(zhuǎn)移RNA(transferRNA，tRNA)把氨基酸搬運(yùn)到核糖體上，tRNA能根據(jù)mRNA的遺傳密碼依次準(zhǔn)確地將它攜帶的氨基酸連結(jié)起來形成多肽鏈。每種氨基酸可與1-4種tRNA相結(jié)合，已知的tRNA的種類在40種以上。
tRNA是分子最小的RNA，其分子量平均約為27000(25000-30000)，由70到90個(gè)核苷酸組成。而且具有稀有堿基的特點(diǎn)，稀有堿基除假尿嘧啶核苷與次黃嘌呤核苷外，主要是甲基化了的嘌呤和嘧啶。這類稀有堿基一般是在轉(zhuǎn)錄后，經(jīng)過特殊的修飾而成的。
1969年以來，研究了來自各種不同生物，：如酵母、大腸桿菌、小麥、鼠等十幾種tRNA的結(jié)構(gòu)，證明它們的堿基序列都能折疊成三葉草形二級(jí)結(jié)構(gòu)(圖3-23)，而且都具有如下的共性：
?、?’末端具有G(大部分)或C。
?、?’末端都以ACC的順序終結(jié)。
?、塾幸粋€(gè)富有鳥嘌呤的環(huán)。
?、苡幸粋€(gè)反密碼子環(huán)，在這一環(huán)的頂端有三個(gè)暴露的堿基，稱為反密碼子(anticodon).反密碼子可以與mRNA鏈上互補(bǔ)的密碼子配對(duì)。
?、萦幸粋€(gè)胸腺嘧啶環(huán)。
rRNA
又稱核糖體RNA(ribosomalRNA)，rRNA是組成核糖體的主要成分。核糖體是合成蛋白質(zhì)的工廠。在大腸桿菌中，rRNA量占細(xì)胞總RNA量的75%-85%，而tRNA占15%，mRNA僅占3-5%。
rRNA一般與核糖體蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成核糖體(ribosome)，如果把rRNA從核糖體上除掉，核糖體的結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生塌陷。原核生物的核糖體所含的rRNA有5S、16S及23S三種。
S為沉降系數(shù)(sedimentationcoefficient)，當(dāng)用超速離心測(cè)定一個(gè)粒子的沉淀速度時(shí)，此速度與粒子的大小直徑成比例。5S含有120個(gè)核苷酸，16S含有1540個(gè)核苷酸，而23S含有2900個(gè)核苷酸。而真核生物有4種rRNA，它們分子大小分別是5S、5.8S、18S和28S，分別具有大約120、160、1900和4700個(gè)核苷酸。rRNA是單鏈，它包含不等量的A與U、G與C，但是有廣泛的雙鏈區(qū)域。在雙鏈區(qū)，堿基因氫鍵相連，表現(xiàn)為發(fā)夾式螺旋。
rRNA在蛋白質(zhì)合成中的功能尚未完全明了。但16S的rRNA3’端有一段核苷酸序列與mRNA的前導(dǎo)序列是互補(bǔ)的，這可能有助于mRNA與核糖體的結(jié)合。
miRNA
MicroRNAs(miRNAs)是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA，其大小長(zhǎng)約20~25個(gè)核苷酸。成熟的miRNAs是由較長(zhǎng)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過一系列核酸酶的剪切加工而產(chǎn)生的，隨后組裝進(jìn)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別靶mRNA，并根據(jù)互補(bǔ)程度的不同指導(dǎo)沉默復(fù)合體降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻譯。最近的研究表明miRNA參與各種各樣的調(diào)節(jié)途徑，包括發(fā)育、病毒防御、造血過程、器官形成、細(xì)胞增殖和凋亡、脂肪代謝等等。
除了上述幾種主要的RNA外還有一些其他RNA：
小分子RNA
(small RNA)
存在于真核生物細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中，它們的長(zhǎng)度為100到300個(gè)堿基(酵母中最長(zhǎng)的約1000個(gè)堿基)。多的每個(gè)細(xì)胞中可含有105 ～106 個(gè)這種RNA分子，少的則不可直接檢測(cè)到, 它們由RNA聚合酶Ⅱ或RNA聚合酶Ⅲ所合成, 其中某些象mRNA一樣可被加帽。
主要有兩種類型的小分子RNA:一類是snRNA(small nuclear RNA),存在于細(xì)胞核中;另一類是scRNA(small cytoplasmic RNA)，存在于細(xì)胞質(zhì)中。
小分子RNA通常與蛋白質(zhì)組成復(fù)合物, 在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起重要的作用, 。
?、賡nRNA：
snRNA (smallnuclearRNA，小核RNA)。它是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過程中RNA剪接體(spilceosome)的主要成分。發(fā)現(xiàn)有五種snRNA，其長(zhǎng)度在哺乳動(dòng)物中約為100-215個(gè)核苷酸。snRNA一直存在于細(xì)胞核中，與40種左右的核內(nèi)蛋白質(zhì)共同組成RNA剪接體，在RNA轉(zhuǎn)錄后加工中起重要作用。某些snRNPs和剪接作用密切相關(guān)，它們分別與供體和受體剪接位點(diǎn)以及分支順序相互補(bǔ)。
其中位于核仁內(nèi)的snRNA稱為核小體RNA(small uncleolar RNA)，參與rRNA前體的加工及核糖體亞基的組裝。
?、趕cRNA：
scRNA(small cytoplasmic RNA，細(xì)胞質(zhì)小RNA)主要位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，種類較多，參與蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)輸。SRP顆粒就是一種由一個(gè)7SRNA和六種蛋白質(zhì)組成的核糖核蛋白體顆粒,主要功能是識(shí)別信號(hào)肽, 并將核糖體引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。
端體酶RNA
端體酶RNA(telomeraseRNA)，它與染色體末端的復(fù)制有關(guān)。
反義RNA
反義RNA(antisenseRNA)，它參與基因表達(dá)的調(diào)控。
上述各種RNA分子均為轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物，mRNA最后翻譯為蛋白質(zhì)，而rRNA、tRNA及snRNA等并不攜帶翻譯為蛋白質(zhì)的信息，其終產(chǎn)物就是RNA。
核酶
另外還有一種特別的RNA(其分類與上述RNA分類無關(guān))——核酶
核酶(ribozyme)一詞用于描述具有催化活性的RNA, 即化學(xué)本質(zhì)是核糖核酸(RNA), 卻具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子, 有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核酶的功能很多,有的能夠切割RNA, 有的能夠切割DNA, 有些還具有RNA 連接酶、磷酸酶等活性。與蛋白質(zhì)酶相比，核酶的催化效率較低，是一種較為原始的催化酶。
大多數(shù)核酶通過催化轉(zhuǎn)磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應(yīng)參與RNA自身剪切、加工過程，也具有特異性，甚至具有Km值。
其發(fā)現(xiàn)是 科學(xué)家大腸桿菌RNaseP蛋白在切去部分后,在體外高濃度鎂離子的情況下,留下的RNA部分(MIRNA)具有酶活性 。
非編碼RNA
【新型生命暗物質(zhì)】非編碼RNA(核糖核酸)，被稱為生命體中“暗物質(zhì)”。日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)單革教授實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一類新型環(huán)狀非編碼RNA，并揭示了此類非編碼RNA的功能和功能機(jī)理。成果發(fā)表在國(guó)際知名雜志《自然·結(jié)構(gòu)和分子生物學(xué)》上。非編碼RNA是一大類不編碼蛋白質(zhì)，但在細(xì)胞中起著調(diào)控作用的RNA分子。
正如宇宙間存在著許多既看不到也感覺不到的“暗物質(zhì)”“暗能量”一樣，在生命體這個(gè)“小宇宙”中，也存在這樣的神秘“暗物質(zhì)”—非編碼RNA。
越來越多的證據(jù)表明，一系列重大疾病的發(fā)生發(fā)展與非編碼RNA調(diào)控失衡相關(guān)。
環(huán)形RNA分子最近數(shù)年才引起研究人員注意，而此前的研究主要集中于線形RNA分子。單革教授實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的新型環(huán)狀非編碼RNA，被命名為外顯子-內(nèi)含子環(huán)形RNA。在論文中，他們還對(duì)這類新型環(huán)狀非編碼RNA為何會(huì)成為環(huán)形而不是線形分子進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)成環(huán)序列兩端經(jīng)常會(huì)有互補(bǔ)的重復(fù)序列存在。
rna的組成結(jié)構(gòu)
與DNA不同，RNA一般為單鏈長(zhǎng)分子，不形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，但是很多RNA也需要通過堿基配對(duì)原則形成一定的二級(jí)結(jié)構(gòu)乃至三級(jí)結(jié)構(gòu)來行使生物學(xué)功能。RNA的堿基配對(duì)規(guī)則基本和DNA相同，不過除了A-U、G-C配對(duì)外，G-U也可以配對(duì)。
在細(xì)胞中，根據(jù)結(jié)構(gòu)功能的不同，RNA主要分三類，即tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)，rRNA(核糖體RNA)，mRNA(信使RNA)。mRNA是合成蛋白質(zhì)的模板，內(nèi)容按照細(xì)胞核中的DNA所轉(zhuǎn)錄;tRNA是mRNA上堿基序列(即遺傳密碼子)的識(shí)別者和氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)者;rRNA是組成核糖體的組分，是蛋白質(zhì)合成的工作場(chǎng)所。
在病毒方面，很多病毒只以RNA作為其唯一的遺傳信息載體(有別于細(xì)胞生物普遍用雙鏈DNA作載體)。
1982年以來，研究表明，不少RNA，如I、II型內(nèi)含子，RNaseP，HDV，核糖體大亞基RNA等等有催化生化反應(yīng)過程的活性，即具有酶的活性，這類RNA被稱為核酶(ribozyme)。
20世紀(jì)90年代以來，又發(fā)現(xiàn)了RNAi(RNAinterference，RNA干擾)等等現(xiàn)象，證明RNA在基因表達(dá)調(diào)控中起到重要作用。
在RNA病毒中，RNA是遺傳物質(zhì)，植物病毒總是含RNA。近些年在植物中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些比病毒還小得多的浸染性致病因子，叫做類病毒。類病毒是不含蛋白質(zhì)的閉環(huán)單鏈RNA分子，此外，真核細(xì)胞中還有兩類RNA，即不均一核RNA(hnRNA)和小核RNA(snRNA)。hnRNA是mRNA的前體;snRNA參與hnRNA的剪接(一種加工過程)。自1965年酵母丙氨酸t(yī)RNA的堿基序列確定以后，RNA序列測(cè)定方法不斷得到改進(jìn)。除多種tRNA、5SrRNA、5.8SrRNA等較小的RNA外，尚有一些病毒RNA、mRNA及較大RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定已完成，如噬菌體MS2RNA含3569個(gè)核苷酸。
rna的作用
在細(xì)胞中，根據(jù)結(jié)構(gòu)功能的不同，RNA主要分三類，即tRNA、rRNA，以及mRNA。mRNA是依據(jù)DNA序列轉(zhuǎn)錄而成的蛋白質(zhì)合成模板;tRNA是mRNA上遺傳密碼的識(shí)別者和氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)者;rRNA是組成核糖體的部分，而核糖體是蛋白質(zhì)合成的機(jī)械。
細(xì)胞中還有許多種類和功能不一的小型RNA，像是組成剪接體(spliceosome)的snRNA，負(fù)責(zé)rRNA成型的snoRNA，以及參與RNAi作用的miRNA與siRNA等，可調(diào)節(jié)基因表達(dá)。而其他如I、II型內(nèi)含子、RNase P、HDV、核糖體RNA等等都有催化生化反應(yīng)過程的活性，即具有酶的活性，這類RNA被稱為核酶。
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4.什么是化療藥物