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结构生物化学/核酸/RNA/核糖体RNA (rRNA)

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核糖体RNA,也称为rRNA,是核糖体的重要组成部分。rRNA 合成多肽并提供一种机制来解码 信使RNA (mRNA) 成为氨基酸,并在 转运RNA (tRNA) 期间与 翻译 相互作用。rRNA 曾被认为是核糖体的主要结构成分,但实际上发现它是蛋白质合成的催化元件。它是细胞中最丰富的 RNA 类型(约 80%)。

大 50S 亚基

rRNA 由一个大亚基和小亚基组成。原核生物 rRNA 的大小为 70 沉降系数。沉降系数是沉降系数的度量单位,即分子在离心时沉降的速度。70S rRNA 包含一个大的 50S 亚基,其中包括一个 23S 和一个 16S 亚基,以及一个小的 30S 亚基,其中包含一个 5S 亚基。23S、16S 和 5S 单元在蛋白质合成和核糖体的结构和功能中至关重要。这些 RNA 的形成是通过切割初级 30S 亚基并通过折叠分子以形成内部碱基配对结构来进一步处理而实现的。已经进行了涉及化学探测方法的实验,这些实验已经提供了 16S 亚基二级结构的详细模型。二级结构是通过分析和比较序列获得的。含有 16S 核糖体 rRNA 的蛋白质可以折叠并形成 30S 亚基。16S 核糖体 rRNA 的构象变化在核糖体的组装中起着至关重要的作用。在大多数生物体中发现的大亚基中,发现于 30S 亚基中的 5S 单元是重要的组成部分。rRNA 是三种主要类型 RNA 中最丰富的,例如在 E. coli 中,其相对含量为 80%,其次是 tRNA (15%),最后是 mRNA (5%)。在 E. coli 中,核糖体 RNA 的质量为 1.2 x 10^3 kd,核苷酸数量为 3700 个。

借助 X 射线晶体学技术,科学家能够揭示二级结构的详细特征。

聚合酶链反应 (PCR) 的使用在 rRNA 基因的扩增中非常重要。PCR 用于扩增许多生物体中的 rRNA 基因,但是,发现使用传统 PCR 方法无法在极端嗜热生物体中进行 rRNA 基因的扩增。

rRNA 包含两个 tRNA 结合位点,一个 A 位点和一个 P 位点。在 A 位点,rRNA 结合氨酰基-tRNA,即与氨基酸结合的 tRNA。氨基酸被转移到包含正在生长的肽链的肽酰基-tRNA。氨基酸添加后,空的 tRNA 被移动到 P 结合位点,在那里它被弹出。然后 mRNA 偏移 3 个碱基(1 个密码子),以便下一个氨酰基-tRNA 结合到 A 结合位点。

在原核生物中,rRNA 是通过切割和修饰新生 RNA 链形成的。因此,在原核生物中,转运和核糖体 RNA 的前体在转录后被切割和化学修饰(DNA --> RNA)。

碱基配对

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rRNA 在密码子和反密码子之间的碱基配对中起着重要作用。“腺嘌呤 1493 是 16S rRNA 中三个普遍保守的碱基之一,只有当密码子和反密码子正确配对时,它才会与密码子和反密码子中的碱基形成氢键。”

参考文献

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M. Ogle 和 V. Ramakrishnan。Annu。Rev. Biochem。74 (2005):129-177。

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