组成，rRNA占细胞RNA总量的80% • 核糖体由大小不同的两个亚基组成，每个
亚基含有不同的rRNA
第二章核酸化学下
rRNA
核糖体和所含的rRNA
原核生物
真核生物
核糖体
rRNA
核糖体
rRNA
70 S (30 S, 50 S)
16 S 5 S, 23 S
80 S (40 S, 60 S)
18 S 5 S, 5.8 S,
47 47:1
III
第二章核酸化学下
可变环 (variable loop)
The basic principle of translation
第二章核酸化学下
tRNA中常见的修饰核苷
O
O
NH
1
NO Ribose
二氢尿嘧啶核苷(D)
HN NH
5
CO
Ribose
假尿苷()
O
H3C
NH
1
NO
Ribose
第二章核酸化学下
tRNA、rRNA和mRNA的比较
大肠杆菌中的RNA
RNA类型 相对含量 沉降系数 分子量 分子长度
（%） （S） （kd)
（b)
rRNA
80
23
1.2x108 3,700
16
5.5x104 1,700
5
3.6x101
120
tRNA
15
4
2.5x101
75
mRNA
5
— 范围很大 —
• 真核生物mRNA的前体包括内含子和外显 子，经加工后变为成熟的mRNA，指导蛋 白质合成
第二章核酸化学下
RNA的其他功能
• RNA在DNA复制、转录、翻译中均有一定 的调控作用，与细胞内或细胞间一些物质 的运输和定位有关
• 1981年Cech发现了RNA的催化作用，并提 出核酶（ribozyme) 的概念，彻底改变了 以往酶只有蛋白质的观念
GpGpGpApGpGOH-5'
CpCpCpCpCOH "C5"
CpCpCpCpCpCOH "C6"
GOH-3'
5'-CpCpCpCpCOH-3' GpGpGpApGpGOH-5'
CpCpCpCOH "C4"
GpCOH-3' CpCpCpCpCOH-3' GpGpGpApGpGOH-5'
CpCpCpCpCOH "C5" GpCOH-3'
28 S
第二章核酸化学下
原核生物的核糖体和rRNA
70 S ribosome
31 protein 21 protein
第二章核酸化学下
23 S rRNA +
5 S rRNA
16 S rRNA
大肠杆菌16S rRNA二级结构
第二章核酸化学下
生物的分类（1）
E. coli
动物
Eubacteria
（真细菌）
GpGpGpApGpGOH-5'
第二章核酸化学下
核糖核酸酶P的催化作用
• 核糖核酸酶P(Ribonuclease P)是由两部分 组成的，一部分是377个核苷酸的RNA分 子，另一部分是分子量约为20,000的蛋白 质。两部分都是其催化活性所必需的，但 是在非生理条件下RNA部分能单独完成其 催化断裂的功能
S. Altman, 198第9二, N章o核b酸e化l L学e下cture
细胞中的信息流
DNA
genetic information
RNA
Protein
第二章核酸化学下
Tetrahymena rRNA前体自剪切
Intervening sequence (IVS)
5'
UpCpUpApApAp
GpUpApAp
3'
Pre-rRNA
form loop at IVS
L-19 IVS
5'
UpCppGUOpHApApAp
GpUpApAp
3'
further losing
第二章核酸化学下
tRNA
• tRNA主要作用是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
• 20种基本氨基酸每一种都至少有一种tRNA • tRNA分子较小，平均沉降系数为4S • 大多数tRNA分子具有类似的三叶草二级结
构
第二章核酸化学下
tRNA三叶草二级结构
3’-
受体端
76 75
胸腺嘧啶核苷(T)
O H3C N
N
N
9
N Ribose
O
HN
H3C N
N
CH3
N
9
N Ribose
1-甲基次黄嘌呤核苷(m1I)
N2,N2-二甲基鸟嘌呤核苷(m22G)
第二章核酸化学下
酵母丙氨酸-tRNA的核苷酸序列
3’- AOH
C
C
A
5’- pG C GC GU
CG
D
GC
5,6-二氢尿苷
U
G
U
D G A UGCGG
19 residues
5'-pGpApApAp
GOH-3'
attacked by GOH
+
IVS
5'-pGpApApAp
5'
UpCpUpUpApAp
3'
rRNA
5'
UpCpUOH-3'
GpUpApAp
3'
3' U attacks 3' end of IVS
第二章核酸化学下
19-IVS 作为催化剂
GOH-3'
(acceptor
stem)
74 73
5‘- 1 72
D环
(D loop)
I
16
17:1
17
13
18
22 20 20:1
7 8 9 10
25 27
TψC环
IV(TψC loop)
66
65
61
49
53
48 47:16
43 44
固定 可变 可有可无
31
39
II
反密码子环 (anticodon loop)
C
G G
D
A
GCGC m22GCUFra bibliotekCU
AGGCC
U
A
G
UCCGG
CD
T
C
G G AG
T 胸腺嘧啶核苷
m22G
UA CG
假尿苷
N2N2-二甲基鸟苷
CG CG
U U
m1I
m1I 1-甲基次黄苷
IGC
第二章核酸化学下
酵母苯丙氨酸-tRNA三级结构(1)
第二章核酸化学下
rRNA
• rRNA主要分布在核糖体(ribosome)内 • 核糖体由约40%的蛋白质和60%的rRNA
核酸化学
第二章核酸化学下
RNA的结构和功能
• 大多数天然RNA分子是一条单链 • 局部区域形成如DNA那样的双螺旋结构，
按照A-U，G-C进行配对，不能配对的碱 基则形成环状突起，参与螺旋形成的核苷 酸约占40~70% • RNA主要有mRNA、rRNA和tRNA三大类， 还包括一些小分子RNA如核内小分子RNA （snRNA）、反义RNA(asRNA)等
植物
Eukaryotes
（真核生物）
极端嗜热菌
Archaebacteria
第二章核酸化学下
（古细菌）
不同种系的16S rRNA的二级结构
第二章核酸化学下
mRNA
• 约占细胞总RNA的3%~5%，代谢活跃， 寿命较短，分子长度变化很大
• mRNA的核苷酸序列决定相应蛋白质的氨 基酸序列
• 原核生物mRNA的转录和翻译在细胞同一 空间进行