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鏈狀分子，那么你對RNA了解多少呢?下面就讓學習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，以堿基互補配對原則，轉(zhuǎn)錄而形成的一條單鏈，主要功能是實現(xiàn)遺傳信息在蛋白質(zhì)上的表達，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)磷酯鍵縮合而成長鏈狀分子。一個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)。因為這種未經(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RNA。如果說mRNA是合成蛋白質(zhì)的藍圖，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)把氨基酸搬運到核糖體上，tRNA能根據(jù)mRNA的遺傳密碼依次準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個核苷酸組成。而且具有稀有堿基的特點，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€富有鳥嘌呤的環(huán)。
?、苡幸粋€反密碼子環(huán)，在這一環(huán)的頂端有三個暴露的堿基，稱為反密碼子(anticodon).反密碼子可以與mRNA鏈上互補的密碼子配對。
?、萦幸粋€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)，當用超速離心測定一個粒子的沉淀速度時，此速度與粒子的大小直徑成比例。5S含有120個核苷酸，16S含有1540個核苷酸，而23S含有2900個核苷酸。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的前導序列是互補的，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，其大小長約20~25個核苷酸。成熟的miRNAs是由較長的初級轉(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RNA誘導的沉默復合體，通過堿基互補配對的方式識別靶mRNA，并根據(jù)互補程度的不同指導沉默復合體降解靶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)
存在于真核生物細胞核和細胞質(zhì)中，它們的長度為100到300個堿基(酵母中最長的約1000個堿基)。多的每個細胞中可含有105 ～106 個這種RNA分子，少的則不可直接檢測到, 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),存在于細胞核中;另一類是scRNA(small cytoplasmic RNA)，存在于細胞質(zhì)中。
小分子RNA通常與蛋白質(zhì)組成復合物, 在細胞的生命活動中起重要的作用, 。
?、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，其長度在哺乳動物中約為100-215個核苷酸。snRNA一直存在于細胞核中，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以及分支順序相互補。
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，細胞質(zhì)小RNA)主要位于細胞質(zhì)內(nèi)，種類較多，參與蛋白質(zhì)的合成和運輸。SRP顆粒就是一種由一個7SRNA和六種蛋白質(zhì)組成的核糖核蛋白體顆粒,主要功能是識別信號肽, 并將核糖體引導到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。
端體酶RNA
端體酶RNA(telomeraseRNA)，它與染色體末端的復制有關(guān)。
反義RNA
反義RNA(antisenseRNA)，它參與基因表達的調(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，中國科學技術(shù)大學單革教授實驗室發(fā)現(xiàn)一類新型環(huán)狀非編碼RNA，并揭示了此類非編碼RNA的功能和功能機理。成果發(fā)表在國際知名雜志《自然·結(jié)構(gòu)和分子生物學》上。非編碼RNA是一大類不編碼蛋白質(zhì)，但在細胞中起著調(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“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。單革教授實驗室發(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，他們還對這類新型環(huán)狀非編碼RNA為何會成為環(huán)形而不是線形分子進行了研究，發(fā)現(xiàn)成環(huán)序列兩端經(jīng)常會有互補的重復序列存在。
rna的組成結(jié)構(gòu)
與DNA不同，RNA一般為單鏈長分子，不形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，但是很多RNA也需要通過堿基配對原則形成一定的二級結(jié)構(gòu)乃至三級結(jié)構(gòu)來行使生物學功能。RNA的堿基配對規(guī)則基本和DNA相同，不過除了A-U、G-C配對外，G-U也可以配對。
在細胞中，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)的識別者和氨基酸的轉(zhuǎn)運者;rRNA是組成核糖體的組分，是蛋白質(zhì)合成的工作場所。
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過程的活性，即具有酶的活性，這類RNA被稱為核酶(ribozyme)。
20世紀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序列測定方法不斷得到改進。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的一級結(jié)構(gòu)測定已完成，如噬菌體MS2RNA含3569個核苷酸。
rna的作用
在細胞中，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上遺傳密碼的識別者和氨基酸的轉(zhuǎn)運者;rRNA是組成核糖體的部分，而核糖體是蛋白質(zhì)合成的機械。
細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，負責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。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過程的活性，即具有酶的活性，這類RNA被稱為核酶。
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