RNA的结构具有多层次的复杂性，其形态根据功能、碱基配对和空间折叠的不同呈现多样性特征，具体可分为下面内容几类：

一、基础单链结构

• 线性单链主体
  RNA分子通常以单链线状形式存在，由核糖核苷酸通过3′,5′-磷酸二酯键连接而成，链的5’端带有磷酸基团，3’端为羟基。例如，真核mRNA的5’端有甲基化鸟苷酸帽（m7G），而3’端带有数十至数百个腺苷酸组成的多聚A尾。
  例外：少数病毒（如呼肠孤病毒）RNA为双链，类病毒RNA呈环状单链，1983年还发现了支链RNA分子。

二、局部二级结构

• 茎环与发夹结构
  单链RNA通过自身回折形成互补碱基配对区域，未配对部分则形成环状突起，构成发夹环或茎环结构。例如：

  • tRNA的三叶草结构：包含四个螺旋区（茎）和三个环（D环、反密码子环、TΨC环），反密码子环的三个暴露碱基负责识别mRNA密码子。
  • mRNA的调控区域：5’非翻译区（5’UTR）和3’非翻译区（3’UTR）通过茎环结构调节翻译效率及稳定性。
    碱基配对制度：A与U（2个氢键）、C与G（3个氢键），但配对不如DNA严格。

• 其他二级形态

  • 内部环：对称或不对称的未配对区域，如某些rRNA的催化位点。
  • 凸起结构：单核苷酸或多核苷酸未配对突起，影响RNA与蛋白质的相互影响。

三、高质量三维折叠

• 三级结构的形成
  在二级结构基础上进一步折叠，形成复杂空间构象：

  • tRNA的倒L型：通过D环与TΨC环的折叠，使反密码子端与氨基酸结合端（CCA-3’OH）相距约7nm，便于在核糖体上精确定位氨基酸。
  • rRNA的催化核心：真核生物28S rRNA通过三维折叠形成肽基转移酶活性中心，直接催化肽键形成。

• 功能相关的构象变化

  • 核酶的活性位点：如RNase P的RNA部分通过特定折叠形成切割tRNA前体的催化结构域。
  • 病毒RNA的包装：HIV基因组RNA通过三级结构与衣壳蛋白结合，实现病毒颗粒的组装。

四、独特RNA的形态差异

• 信使RNA（mRNA）
  • 真核mRNA呈线性单链，5’帽和3’尾增强稳定性，编码区以开放读框呈现无显著二级结构的区域。
• 核糖体RNA（rRNA）
  • 与蛋白质结合形成核糖体亚基，如原核16S rRNA通过局部双螺旋形成30S亚基的骨架。
• 小分子RNA
  • miRNA：形成不完全互补的茎环前体（pri-miRNA），经加工后成为约22nt的双链结构。
  • snRNA：参与剪接体的组装，通过互补配对与pre-mRNA形成局部双链。

RNA的形态从单链主体到复杂三级结构均与其功能紧密相关。单链的灵活性使其能形成多样的局部配对，而高阶折叠则赋予其催化、调控等精密生物学功能。这一结构多样性使RNA不仅作为遗传信息载体，更在基因表达调控和进化中扮演关键角色。