1.翻译的起始

（1）氨酰-tRNA复合物的形成成

氨酰化反应，是一个由ATP驱动的两步反应：①AMP连接到氨基酸的羟基上，形成称为氨基酸腺苷高能中间体，释放出的焦磷酸水解驱动反应继续进行；②氨酰腺甘酸与合适的空载tRNA作用形成氨酰tRNA和AMP。氨酰-tRNA合成酶与将氨基酸结合到其相应的tRNA上。其意义：①氨基酸与tRNA分子结合使氨基酸本身被活化，利于下一步形成肽键的反应；②tRNA可携带氨基酸到mRNA的指定部位，使氨基酸被掺入到肽链的合适位置。

翻译开始的第一个氨基酸是甲硫氨酸。一般细胞中只有两种tRNA可携带Met。tRNAmeti是所有蛋白质合成中Met掺入的起始tRNA，tRNAmeti同时对选择在mRNA上特定位置开始翻译起重要作用。另一种携带Met掺入到蛋白质内部的tRNA写作tRNAme 。只有一种甲硫氨酰-tRNA的识别由参与蛋白质合成的起始和延伸因子决定，起始因子识别tRNAmeti，而延伸因子识别tRNAmet

（2）氨酰tRNA合成酶

氨酰tRNA它们都负责将氨基酸连接到相应tRNA上，根据亚基结构，可将它们分为，α、α2.α4和α2β2.这些合成酶都是在tRNA空间构象L形的侧面与之结合的，并有各自的氨基酸结合位点，氨酰tRNA合成酶徐能够区分细胞中40多种形状相似但不同的tRNA分子，这主要依赖于tRNA称为鉴别元件的特殊部位，鉴别元件并非总是反密码子序列，常常还包含接受臂中的碱基对，如果这些元件在tRNA之间被互换，那么氨酰tRNA合成酶有可能会将氨基酸接在不对应的tRNA 上。

每个氨酰tRNA合成酶可识别一个特定氨基酸对应的tRNA特定部位，虽然每个氨酰-tRNA合成酶在分子大小，亚基组成上都有所差异，但它们都有共同的结构特征。酪氨酰-tRNA合成酶对底物的选择性主要由氢键决定。

对应于20种氨基酸的每一种，大多数细胞都含有一种与之对应的氨酰-tRNA合成酶。每种氨酰-tRNA合成酶即 能够识别相应的氨基酸，又能识别与些氨基酸对应的一个或多个tRNA分子。

通过对氨酰-tRNA合成酶识别tRNA反密码子专一性分析，将它们分为两类：①可识别反密码子②不可识别反密码子。

谷氨酰胺酰-tRNA 合成酶要求tRNA的反密码子环要保持不变，酶蛋白与反密码子环上的碱基有大面积的接触，这种接触主要来自于形成的氢键。

在酶复合体中，tRNA的氨基酸接受臂的CCA处于酶的活性部位，有较大的构象变化，并与ATP结合部位邻近，这种构象变化使其末端的A-U配对解离，以利于末端碱基与分子发生作用。进一步说明酶分子对tRNA的识别是特异而复杂。

氨酰-tRNA合成酶还含有校正错误酰化的活性部位，能水解非正确结合的氨基酸和tRNA间形成的共价键。

（3）mRNA分子与核糖体的识别与结合

起始密码子和下游的终止密码子处于同一个阅读框架内，它们之间是一个可读框，故起始密码和终止密码子是该ORF的界限

首先在mRNA分子上选择合适位置的起始密码AUG，这个过程由核糖体小亚基与mRNA的结合来完成。原核与真核生物在识别合适的起始密码时有差异，这源于原核与真核的结构不同。真核生物mRNA中的起始密码是靠近5’端的AUG序列。核糖体小亚基先结合在mRNA5’端，然后向下游移动，直至AUG被tRNAmeti上的反密码子识别。

在原核生物细胞中，起始AUG可以在mRNA上任何位置，且一个mRNA上能有多个起始位点，有多个蛋白质合成起始。

（4）原核生物蛋白质

△原核生物蛋白质合成起始蛋白质因子

一类非核糖体蛋白质被称起始因子（IF），参与原核蛋白质合成的起始。它们与核糖体蛋白质不同，只是短暂地与核糖体结合参与起始，之后又从核糖体复合物上解离下来，而核糖体蛋白质则是一直结合在同一核糖体上的。

起始阶段主要任务是在mRNA分子的正确起始点即起始密码子处完成完整核糖体组装。

△原核生物蛋白质合成起始步骤

①形成mRNA-30S复合物

②tRNAmeti30S起始复合物

③形成70S起始复合物

（3）原核生物蛋白质合成起始小结

1）70S核糖体在IF-1影响下解离形成30S和50S两个亚基是起始的基本条件

2）IF-3与游离的30S亚基结合，以阻止在与mRNA结合前30S亚基与大亚基结合，防止无活性核糖体的形成。

3）IF-1和IF-2结合在30S亚基上，靠在IF-3附近，30S亚基利用mRNA分子上的核糖体结合位点附着到mRNA分子上的核糖体结合位点附着到mRNA上。

4）起始tRNA (fMet-tRNAfMet)通过其反密码子与mRNA分子上AUG密码子的碱基配对与上述复合体结合，同时释放IF-3.IF-3的作用在于保持大小亚基彼此分离状态，以及有助于mRNA结合。此时的复合体称为30S起始复合体。

5）50S亚基与上述复合体结合，替换出IF-1和IF-2，而GTP在此耗能过程中被水解。起始后期形成该复合体被称为70S起始复合体。

（5）真核生物mRNA的5’端结构

真核生物mRNA的5’端具有特征性帽子结构，它是真核生物蛋白质合成起始的重要结构。绝大多数真核生物mRNA具有起始密码子ATG.绝大多数真核mRNA的5’端第一个AUG不是起始密码子的现象占5%~10% 。核糖体识别正确的起始密码子AUG是依赖起始密码子AUG上下游序列的一个共同序列（5’-CCRC-CAUGC-3’）（R代表Ａ或Ｇ）和有关蛋白质团子。

②参与真核翻译的蛋白质因子

真核生物起始蛋白质因子称为真核起始因子（eIF) 。按功能将这些因子分为：A与核糖体雅集结合的因子。如eIF-1,eIF-2;B 与mRNA结合识别5’帽子结构并解开二级结构因子，如eIF 4B 和eIF4F。eIF4F是帽子结合蛋白，即eIF-4E和eIF4A复合体。③与起始tRNA运输相关因子。④其他可替换因子。

真核蛋白质合成起始装配从游离的40亚基和具有5’帽子结构的mRNA分子开始，装配顺序：

1）起始tRNA首先与40S亚基结合。

2）在上述复合体与mRNA结合前，mRNA先与eIF4B和eIF4F发生作用。利用来自ATP的能量解旋去除高级结构。

3）在40S亚基复合体上，通过5’帽子结构与 mRNA复合体结合后，在mRNA链上滑动寻找AUG起始密码子。

4）由eIF-5替换eIF2和eIF3后，60S亚基才能与40S亚基结合，并水解GTP。

5）eIF4C帮助60S亚基结合形成完整的80S起始复合体后被释放。

6）释放后eIF2-GDP复合体在eIF2B的作用下进入下一轮。其实循环的速率受到eIF2的α亚基磷酸化调控。

2.翻译的延伸

台联合成的延伸 指第二个和以后的密码子编码的氨基酸进入核糖体，并行成肽键的过程。这个过程步骤：①进位反应 是氨基酰-tRNA的反密码子与mRNA密码在核糖体内的识别；②转肽反应，包括转位反应和肽键形成；③移位反应：是tRNA和mRNA密码在核糖体移动，这3个步骤构成一个循环，称为核糖体循环。

（1）核糖体循环

组装完的核糖体70S起始复合体有两个tRNA结合位点。分别称为A位点是氨酰-tRNA结合位点，P位点是肽链延伸的位点。这连个位点均位于小亚基的凹槽处，包括正在翻译的相邻密码子。

第一个延伸反应称为进位。先由氨酰-tRNA结合因子催化氨酰-tRNA结合到相邻的密码子上，在细菌这个因子简写为EF-Tu，在真核系统中为EF-1。这个因子与结合有氨酰-tRNA和GTP的核糖体形成延伸四元复合物，同时偶联GTP的水解。

第二步骤称为转肽，即形成肽键的反应，这个过程是在延伸因子从核糖体上解离下来同时进行的。催化这一过程的酶称为肽酰基转移酶，催化的本质是使一个酯键转变成一个肽键，由新加入的氨酰-tRNA上氨基酸的氨基对肽酰-tRNA的酯键的羰基进行亲核进攻而成。

50S亚基能催化肽键形成。

延伸反应第三个步骤称移位。这一过程由移位因子EF-2驱动，此过程需要GTP水解功能。移位的目的是使核糖沿mRNA向下游移动，使下一个密码子暴露于核糖体活性位点，以便继续延伸。

核糖体具有两种构象状态。一种是移位前的状态：A位点和P位点对tRNA有较高的亲和性。A位点对tRNA有较强的亲和性，E位点亲和性较低。移位前tRNA从亲和性较低的E位点解离。另一种状态是在移位之后，A位点空载，亲和性下降，使E位点的亲和性增强，去酰基的tRNA结合在E位点。通过核糖体构象变化，在延伸反应的第三个步骤，不断循环中，tRNA从E位点解离开核糖体，新的氨酰-tRNA不断进入A位点。

（2）核糖体反应中GTP的作用

GTP的水解在翻译过程中有重要作用，在每个掺入一个氨基酸的延伸过程中，都有两个GTP分子发生水解。通过EF-Tu和EF-G作用机制可解释GTP水解过程，GTP结合与水解都在这些因子上进行，它们共同作用激活了复合物水解部位的活性。随着GTP水解成GDP。这些因子构想发生了很大变化。与核糖体分离。GTP及GDP与这些因子的结合与否成为调节它们与核糖体结合的开关。

与GTP发生作用的翻译因子属于G蛋白家族，所有的G蛋白都能结合并水解GTP，并且尊从类似机制，当与GTP结合后，这些蛋白质被激活，当结合上水解后的GDP后，又变成无活性的构象。

3.翻译终止

（1）终止密码子

细胞中通常不含识别终止密码子的tRNA。在遗传密码表中有3个终止密码子。当核糖体在mRNA遇到其中任意终止密码时，肽链延伸即停止，这3个密码子其别名：UAG琥珀型密码子，UAA赭（zhe)石密码子，UAG蛋白石型密码子。

（2）终止释放因子

△翻译终止需要释放因子

有别于氨基酸的各种密码子的是，没有一个终止密码子具有相应的tRNA。终止密码子是直接被蛋白质因子识别的。当终止密码子进入核糖体的A位点时，无相应的氨基酰-tRNA或非酰基化的tRNA与之结合，而自由释放因子（RF）在GTP存在识别终止密码子，结合A位点上。释放因子的结合导致了肽基转移酶被激活，催化P位点上的tRNA与肽键之间的酯键水解，使肽基与水分子结合。

△细菌中的3类释放因子

RF-1识别UAA和UAG，RF-2识别UAA和UAG，RF-3不识别终止密码子，只起辅助因子的作用。能激活另外两个因子。当释放因子识别在A位点的终止密码子后，存在于大亚基上的肽酰基转移酶专一性转变了酯酶的活性，以及水解下新合成的肽链。

释放因子RF-3是一种依赖于核糖体的GTPase  ，结合GTP，帮助其他两种RF因子结合于核糖体。RF-3具有类似于EF-Tu-tRNA-GTP三元复合物的蛋白质部分的结构，RF-1和RF-2类似于tRNA的结构和大小。所以，RF-1和RF-2与tRNA竞争结合核糖体，像tRNA一样识别密码子。

△释放因子的结构

细胞内存在终止反应中鞥释放肽链的释放因子

第I类释放因子 RF-1/2和eRF-1有7个氨基酸的保守区。RE-1/2的高度保守区的氨基酸与延伸因子EF-G的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ结构域高度同源。eRF-1的结构域1对应子反密码子臂，结构域2对应于tRNA的氨基酸接受臂，结构域3对应于tRNA的可变环。所有的这些第I类释放因子都可以看做是tRNA样翻译因子，都结合在核糖体的A位点，因此又称第一类释放因子的结构是tRNA-mimicry模型。

（3）翻译的跳跃现象

翻译中可读框发生位移，一般都表现为一个碱基位移。但也有核糖体跳过一大段mRNA后续翻译，称为翻译跳跃。从遗传信息流向来看，翻译跳跃类似于mRNA的剪接，所不同的是遗传密码没有像mRNA的剪接那样被切除，而是被核糖体忽略了。

4.蛋白质合成的抑制

原核细胞的翻译抑制剂主要是氯霉素，四环素。真核细胞翻译抑制剂主要是亚胺环己酮。