第11节：核糖核酸 (RNA)

核糖核酸

核糖核酸，或称RNA，是一种与DNA一样的核酸，但在其结构和功能上有相应的区别。DNA用于储存遗传信息，而RNA在功能上更加多样。RNA储存和传递信息，并在与蛋白质的复合体中进一步参与一些基本的催化功能。事实上，RNA可能比DNA古老得多，这可能代表了一种较晚出现的专门化形式。

在这里，我们将了解有关RNA化学的最重要事实。

核糖核苷酸

RNA的单体单位是核糖核苷酸，它由一个核糖、一个磷酸基和四个含氮碱基中的一个组成。磷酸基团连接在核糖的5'碳原子上，而各自的碱基则连接在1'碳上。仅由一个核糖和一个含氮碱基组成的化合物被称为核苷。

含氮碱基

RNA的四个标准碱基可以分为两种类型，即嘌呤和嘧啶。胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）是嘧啶，具有典型的单环结构，其中含有两个氮原子。在这个描述中，与核糖的连接是在底部的氮形成的。

嘌呤碱基腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）分别由两个含氮环组成。在这个描述中，每个嘌呤的左下方的氮与核糖相连。

核苷三磷酸

虽然核苷酸是RNA的单体单位，但它们的聚合是通过各自的前体，即核苷三磷酸进行的。这些分子，特别是三磷酸腺苷（ATP），在能量传递和细胞信号方面也有非常重要的作用。

RNA聚合

RNA的聚合，即核糖核苷酸的连接，在现有的RNA末端或单个核糖核苷酸的核糖的3'羟基（OH）和连接在进入的三磷酸核苷的5'碳上的磷酸基之间进行。在键的形成过程中，两个磷酸基团被释放为焦磷酸（PPᵢ），同时为反应本身提供能量。

RNA结构

由此产生的RNA链由其糖-磷酸骨架连续连接，而含氮碱基在链的侧面伸出，具有整体螺旋结构。RNA的一个端点以一个磷酸基团结束，它与核糖的5'碳相连。因此，它被称为RNA的5'端。另一个端点以自由的3'羟基结束，因此被称为3'端。额外的核苷酸只能被添加到RNA的3'端。

RNA碱基配对

RNA通常是单链的，与DNA相反，这意味着两条RNA链通常不会沿其完整长度配对。然而，RNA链通常通过特定碱基的配对形成氢键而折回。只有两种不同的碱基配对可以发生，即A-U和G-C。A和U形成两个氢键，而G和C形成三个氢键，使后者的配对稍稍稳定。

RNA折叠

通过这种方式，RNA分子可以形成明确的二级结构，这对其功能至关重要。一个重要的例子是转移性RNA（tRNA）。tRNA的二维折叠结构是典型的三叶草叶片形式，有三个特定的环和第四个未配对碱基的可变环，而茎或臂是碱基配对和局部双链区域。右边描述的实际三维结构更为复杂，因为不同的臂有额外的折叠。