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結構生物化學/核酸/RNA/核糖體RNA (rRNA)

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核糖體RNA,也稱為rRNA,是核糖體的重要組成部分。rRNA 合成多肽並提供一種機制來解碼 信使RNA (mRNA) 成為氨基酸,並在 轉運RNA (tRNA) 期間與 翻譯 相互作用。rRNA 曾被認為是核糖體的主要結構成分,但實際上發現它是蛋白質合成的催化元件。它是細胞中最豐富的 RNA 型別(約 80%)。

大 50S 亞基

rRNA 由一個大亞基和小亞基組成。原核生物 rRNA 的大小為 70 沉降係數。沉降係數是沉降係數的度量單位,即分子在離心時沉降的速度。70S rRNA 包含一個大的 50S 亞基,其中包括一個 23S 和一個 16S 亞基,以及一個小的 30S 亞基,其中包含一個 5S 亞基。23S、16S 和 5S 單元在蛋白質合成和核糖體的結構和功能中至關重要。這些 RNA 的形成是透過切割初級 30S 亞基並透過摺疊分子以形成內部鹼基配對結構來進一步處理而實現的。已經進行了涉及化學探測方法的實驗,這些實驗已經提供了 16S 亞基二級結構的詳細模型。二級結構是透過分析和比較序列獲得的。含有 16S 核糖體 rRNA 的蛋白質可以摺疊並形成 30S 亞基。16S 核糖體 rRNA 的構象變化在核糖體的組裝中起著至關重要的作用。在大多數生物體中發現的大亞基中,發現於 30S 亞基中的 5S 單元是重要的組成部分。rRNA 是三種主要型別 RNA 中最豐富的,例如在 E. coli 中,其相對含量為 80%,其次是 tRNA (15%),最後是 mRNA (5%)。在 E. coli 中,核糖體 RNA 的質量為 1.2 x 10^3 kd,核苷酸數量為 3700 個。

藉助 X 射線晶體學技術,科學家能夠揭示二級結構的詳細特徵。

聚合酶鏈反應 (PCR) 的使用在 rRNA 基因的擴增中非常重要。PCR 用於擴增許多生物體中的 rRNA 基因,但是,發現使用傳統 PCR 方法無法在極端嗜熱生物體中進行 rRNA 基因的擴增。

rRNA 包含兩個 tRNA 結合位點,一個 A 位點和一個 P 位點。在 A 位點,rRNA 結合氨醯基-tRNA,即與氨基酸結合的 tRNA。氨基酸被轉移到包含正在生長的肽鏈的肽醯基-tRNA。氨基酸新增後,空的 tRNA 被移動到 P 結合位點,在那裡它被彈出。然後 mRNA 偏移 3 個鹼基(1 個密碼子),以便下一個氨醯基-tRNA 結合到 A 結合位點。

在原核生物中,rRNA 是透過切割和修飾新生 RNA 鍊形成的。因此,在原核生物中,轉運和核糖體 RNA 的前體在轉錄後被切割和化學修飾(DNA --> RNA)。

鹼基配對

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rRNA 在密碼子和反密碼子之間的鹼基配對中起著重要作用。“腺嘌呤 1493 是 16S rRNA 中三個普遍保守的鹼基之一,只有當密碼子和反密碼子正確配對時,它才會與密碼子和反密碼子中的鹼基形成氫鍵。”

參考文獻

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

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