高中生物竞赛课件RNA的结构和功能.pptx

RNA的结构和功能I.tRNAII.rRNAIII.mRNA和hnRNAIV.snRNA和snoRNAV.asRNA和RNAiVI.非编码RNARNA的结构和功能p大多数天然RNA是一条单链p单链可发生自身回折，使一些可配对的碱基相遇，在A与U之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，G和U可配对(2个氢键),这样构成的局部双螺旋区域称作臂或茎，不能配对的碱基则形成单链突环pRNA分子中有40%70%的核苷酸参与双螺旋的形成，形成多环多臂的二级结构(A型）RNA的结构和功能1、tRNA(15%)ptRNA由核内形成并迅速加工后进人细胞质;p作用：将氨基酸转运到核糖体-mRNA复合物的相应位置用于蛋白质合成；p一 种 氨 基 酸 可 有 一 种 以 上tRNA，细胞内一般有50种以上不同的tRNA；ptRNA分子较小，平均沉降系数为4S；p1965年Holley等测定了酵母丙氨酸tRNA的一级结构，并提出tRNA的三叶草二级结构模型(四环四臂结构)RNA的结构和功能1、tRNA(15%)p以76nt的tRNA分子为标准，超过76nt的tRNA分子增加的核苷酸位于17，20和47位，均位于分子的单链环部分，可表示为17:1，47:1，47:2p5端17位与近3端的6672位形成7bp的氨基酸臂，3端有共同的-CCA-OH结构，羟基与携带的氨基酸形成共价键三叶草二级结构模型(四环四臂)的特征RNA的结构和功能1、tRNA(15%)p第1025位形成34bp的臂和814nt的环，环上有二氢尿嘧啶(D)，称为二氢尿嘧啶环或D环，相应的臂称为D臂p第2743位有5bp的反密码子臂和7nt的反密码子环，其中3436位是与mRNA相互作用的反密码子三叶草二级结构模型(四环四臂)的特征RNA的结构和功能1、tRNA(15%)p第4448位为可变环,在不同的tRNA中，核苷酸的数目多少不等，80%的tRNA可变环由45nt组成，20%的tRNA可变环由1321nt组成p第4965位为5bp的TC臂和7nt的TC环(假尿苷)ptRNA分子中含有多少不等的修饰碱基，某些位置上的核苷酸在不同的tRNA分子中很少变化，称不变核苷酸三叶草二级结构模型(四环四臂)的特征RNA的结构和功能1、tRNA(15%)ptRNA三级结构的形成依赖于D环上的碱基和不变碱基以及TC环上的碱基之间建立氢键p参与三级结构形成的许多氢键不是通常的AU和GC碱基对(GU配对)，所 有 的 氢 键 将 D臂 和TC臂折叠到一起，将三叶草二级结构弯曲成稳定的倒L型三级结构Biochemistry.Concepts and Connections.Pearson.2nd(2019)tRNA三级结构中部分非常见的碱基配对模式RNA的结构和功能1、tRNA(15%)倒L型结构中，氨基酸臂和TC臂沿同一轴排列，形成12bp的连续双螺旋(A-DNA)，与之垂直的方向，反密码子臂和D臂沿同一轴排列，D环和TC环构成倒L的转角三级结构RNA的结构和功能1、tRNA(15%)倒L型结构中，氨基酸臂和TC臂沿同一轴排列，形成12bp的连续双螺旋(A-DNA)，与之垂直的方向，反密码子臂和D臂沿同一轴排列，D环和TC环构成倒L的转角三级结构倒L型构象中，碱基排列方向尽可能增加碱基平面之间的疏水作用力，这也是稳定倒L型构象的重要因素tRNA两个功能端：携带aa的氨基酸臂位于L的一端，与另一端的反密码子相距7 nm左右Biochemistry.Concepts and Connections.Pearson.2nd(2019)E.coli携带Leu的tRNA人线粒体中携带Lys的tRNARNA的结构和功能Biochemistry.Concepts and Connections.Pearson.2nd(2019)2、rRNA(80%)RNA的结构和功能Biochemistry.Concepts and Connections.Pearson.2nd(2019)2、rRNA(80%)E.coli 16S rRNA二级结构1542 ntBiochemistry.Concepts and Connections.Pearson.2nd(2019)约有一半核苷酸形成链内碱基对，整个分子约有60个螺旋，未配对部分形成突环，分子内长距离的互补使相隔很远的突环之间形成碱基配对，构成复杂的多环多臂结构5316 S rRNA 的二级结构5S rRNA 的二级结构16S rRNA三级结构pmRNA的种类繁多，代谢活跃，寿命较短，更关注一级结构pmRNA编码区的核苷酸序列决定相应蛋白质的氨基酸序列，上游和下游均有长度不等的非编码区pmRNA分子的二级结构，尤其是两端的二级结构，对翻译有一定的影响，某些mRNA借助末端特殊的二级结构对基因的表达进行调控p出现在mRNA分子上最多的二级结构部件是茎环结构5端帽子结构(cap sequence)：mGpppNm.3端 PolyARNA的结构和功能3、mRNA(3%-5%)和hnRNAp真核生物Pre-mRNA在细胞核内合成，包括内含子和外显子的整个基因均被转录，形成分子大小极不均一的核内不均一RNA(hnRNA)phnRNA需要通过剪接和加工，转化为成熟的mRNA(5端帽子 m7GpppN 结构和polyA尾)，进入细胞质，指导蛋白质合成RNA的结构和功能3、mRNA(3%-5%)和hnRNAUSMLE Step 1 Lecture Notes 2018.Biochemistry and Medical Genetics.Kaplan(2018)p核小RNA(snRNA)主要存在于细胞核，总量0.1%1%，58300 nt，含U较多snRNA的称U-RNApsnRNA以核糖核蛋白(RNP)形式存在，U-RNA参与hnRNA剪接和加工过程，其他snRNA具有控制细胞分裂和分化，协助细胞内物质运输，构成染色质等作用p核仁小RNA(snoRNA)广泛分布于核仁区，大小一般为几十到几百个核苷酸，主要参与rRNA前体的加工及部分甲基化修饰RNA的结构和功能4、snRNA和snoRNABiochemistry.Concepts and Connections.Pearson.2nd(2019)RNA的结构和功能5、asRNA和RNAi6、非编码RNA核酶端粒酶RNAgRNAsiRNA催化功能参与RNA的加工和成熟真核生物染色体端粒复制的模版细胞衰老基因编辑表达调控shRNA