《分子生物学》课件

分子生物学概论分子生物学是研究生命活动分子基础的科学，主要探索遗传物质的结构、功能及其在生命过程中的调控机制本课程将深入剖析DNA、RNA和蛋白质等生物大分子的性质，揭示遗传信息如何在细胞内被存储、复制、转录和翻译通过系统学习，您将了解从基因到蛋白质的中心法则，掌握现代分子生物学实验技术，并探讨其在医学、农业和环境科学等领域的广泛应用，为理解生命科学的奥秘奠定坚实基础课程简介与学习目标1理论知识掌握2实验技能培养学习DNA、RNA和蛋白质的掌握DNA重组、PCR、基因结构与功能，理解基因表达的克隆、测序等现代分子生物学中心法则及其调控机制通过关键实验技术的原理与应用，深入探讨分子层面的生命现象为后续科研实践打下基础，构建完整的生物学知识体系3科学思维发展培养分析问题和解决问题的能力，提高科学研究素养，学会从分子水平理解和阐释生命现象，形成严谨的科学态度分子生物学的发展历史1869年1米歇尔首次分离出DNA，命名为核素，但其作为遗传物质的重要性尚未被认识21944年艾弗里等人通过肺炎双球菌转化实验证明DNA是遗传物质，首次确立了DNA的遗传功能1953年3沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型，揭示了遗传信息存储和复制的分子基础41961年尼伦伯格破译了第一个遗传密码，开启了密码子与氨基酸对应关系的研究1972-1973年5DNA重组技术诞生，标志着现代生物技术的开端分子生物学的研究对象和内容蛋白质核酸结构层次、功能特性及其在生命活动中2DNA与RNA的结构、功能及其在遗传信1的核心地位息传递中的作用基因表达3复制、转录、翻译及其精密调控网络5实验技术DNA重组、PCR、基因编辑等现代分子生物信息学4生物学方法基因组、转录组、蛋白质组等组学研究分子生物学以分子为视角，研究生命的本质与规律，揭示遗传信息在细胞内的传递过程及调控机制，为理解生命现象提供分子解释核酸的结构与功能化学组成核酸由核苷酸聚合而成，每个核苷酸包含磷酸基团、五碳糖（DNA中为脱氧核糖，RNA中为核糖）和含氮碱基DNA含有腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C和胸腺嘧啶T，而RNA中T被尿嘧啶U替代结构特点DNA通常为双链螺旋结构，具有互补配对原则（A-T，G-C）；RNA多为单链结构，但可通过分子内碱基配对形成复杂的三维构象生物学功能DNA是遗传信息的载体，负责存储和传递遗传信息；RNA参与基因表达过程，包括信使RNAmRNA、转运RNAtRNA和核糖体RNArRNA等多种类型，执行不同功能的化学组成DNA脱氧核糖磷酸基团DNA中的五碳糖为2-脱氧-D-核连接相邻核苷酸的桥梁，通过与糖，与RNA中的核糖相比，2位脱氧核糖的5和3位形成磷酸二缺少一个羟基这种结构差异使酯键，构成DNA骨架这种连接DNA比RNA更稳定，更适合作方式赋予DNA分子方向性，即为遗传信息的长期存储载体5→3方向含氮碱基DNA含有两类碱基嘌呤（腺嘌呤A和鸟嘌呤G）和嘧啶（胞嘧啶C和胸腺嘧啶T）碱基通过N-糖苷键与脱氧核糖相连，并通过氢键形成特异性配对的一级结构DNA核苷酸单体每个核苷酸由磷酸基团、脱氧核糖和含氮碱基组成，是DNA的基本构建单元碱基通过N-糖苷键与脱氧核糖的1位相连磷酸二酯键相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，磷酸基团与一个核苷酸的5位和下一个核苷酸的3位形成共价键，构成方向性的多核苷酸链核苷酸序列DNA的一级结构指核苷酸沿多聚核苷酸链的线性排列顺序，这种序列决定了遗传信息的编码方式，是生物多样性的分子基础DNA的一级结构决定了生物体的遗传特性，测定DNA序列是现代分子生物学研究的基础之一的二级结构双螺旋模型DNA双螺旋基本特征碱基配对原则主沟与次沟由沃森和克里克于1953年提出的DNA双DNA双链中的碱基遵循特定的配对规则DNA双螺旋表面形成两种不同宽度的沟螺旋模型是理解DNA结构的里程碑腺嘌呤A与胸腺嘧啶T通过两个氢主沟（较宽）和次沟（较窄）这些DNA双螺旋由两条多核苷酸链反向平行键配对，鸟嘌呤G与胞嘧啶C通过三沟为蛋白质（如转录因子）提供了与排列，通过碱基之间的氢键连接此结个氢键配对这种互补配对是DNA自我DNA特定序列识别和结合的位点，在基构呈右手螺旋，每10个碱基对完成一个复制和遗传信息准确传递的分子基础因表达调控中起关键作用完整螺旋，螺距为

3.4纳米的三级结构超螺旋DNA扭曲张力超螺旋形成生物学意义当DNA双螺旋轴扭曲时拓扑异构酶通过切断和超螺旋结构使DNA大分，会在分子中产生张力重连DNA链，改变子在细胞内高度浓缩，若扭曲方向与双螺旋DNA的扭转状态，调控便于装入有限空间同方向一致，形成正超螺超螺旋的形成和松弛时，超螺旋状态直接影旋；反之则形成负超螺原核生物中的DNA螺旋响DNA的功能活性，对旋细胞内DNA多呈负酶和DNA旋转酶，以及DNA复制、转录和重组超螺旋状态，有利于复真核生物中的拓扑异构等过程的启动和进行具制和转录过程中的局部酶I和II是维持DNA拓有重要调节作用解旋扑结构平衡的关键酶的类型与结构RNARNA类型结构特点生物学功能信使RNA mRNA单链，含5帽子和3多聚A携带遗传信息，作为蛋白质尾合成的模板转运RNA tRNA三叶草结构，含多种修饰碱将氨基酸运送到核糖体，参基与蛋白质合成核糖体RNA rRNA高度保守，与蛋白质结合形构成核糖体，提供蛋白质合成核糖体成的催化中心小核RNA snRNA富含尿嘧啶，与蛋白质形成参与前体mRNA的剪接过snRNP程微小RNA miRNA短单链，约22个核苷酸调控基因表达，主要通过抑制翻译长链非编码RNA长度200nt的非编码RNA参与染色质修饰和转录调控RNA分子比DNA更为多样化，既可作为遗传信息的载体，也具有催化和调控功能，在细胞生命活动中发挥着不可替代的作用复制DNA准确性1复制错误率极低（约10⁻⁹），有校对机制特异性2新链按模板链序列合成，遵循碱基配对原则半保留式3每条子链含一条亲本链和一条新合成链半不连续性4前导链连续合成，滞后链分段合成5→3方向5DNA聚合酶只能沿5→3方向合成新链DNA复制是遗传信息传递的关键过程，需要多种酶和蛋白质的协同作用它从复制起点开始，复制叉双向移动，高度精确且高效复制过程受到严格调控，确保遗传信息的稳定传递，是生命繁衍的分子基础复制的半保留模式DNA半保留式复制是DNA复制的基本模式，由梅塞尔森和斯塔尔通过著名的氮同位素¹⁵N/¹⁴N标记实验证实在复制过程中，双螺旋解开，每条亲本链作为模板合成一条新链，形成两个子分子，每个子分子包含一条亲本链和一条新合成链这种复制模式确保了遗传信息的精确传递，因为新链的核苷酸序列由模板链决定，遵循碱基互补配对规则半保留式复制是生物繁殖和细胞分裂的分子基础，保证了遗传物质的稳定性和连续性原核生物复制DNA复制起点复制叉结构复制终止原核生物染色体通常只有一个复制起点复制叉区域包含多种酶和蛋白质协同工作当两个复制叉相遇时，复制终止特定的oriC，包含特定的DNA序列，能被启动解旋酶持续打开双链，单链结合蛋白终止位点ter和终止蛋白Tus参与这一蛋白识别DnaA蛋白结合于oriC，导致SSB稳定暴露的单链，DNA引发酶合成过程DNA连接酶将冈崎片段连接成完整局部DNA解旋，形成复制泡DnaB解旋RNA引物，DNA聚合酶III沿5→3方向链，拓扑异构酶解决拓扑问题，最终形成酶进一步打开双链，使复制得以进行合成DNA，前导链连续合成，滞后链以冈两个完全相同的DNA分子崎片段形式合成真核生物复制DNA多起点复制组蛋白问题端粒复制真核生物基因组较大，具有多个复制起点真核生物DNA与组蛋白形成染色质结构，复线性染色体末端的端粒区因常规复制机制无ORI，确保复制能在合理时间内完成复制过程中必须处理这一特殊问题复制时，法完全复制（端粒问题），需要特殊的端粒制起点的启动受细胞周期严格调控，先形成组蛋白从亲本DNA上暂时移除，复制后迅速酶端粒酶是一种含RNA的核糖核蛋白，能前复制复合物pre-RC，经激活后转变为复在子链上重建核小体结构，保持染色质组织以自身RNA为模板，向染色体3端添加重复制复合物，启动DNA合成和基因表达模式序列，防止遗传物质流失复制的酶系统DNADNA解旋酶1利用ATP水解能量打开DNA双螺旋，使单链暴露作为模板引发酶2合成RNA引物，为DNA聚合酶提供所需的3-OH自由端DNA聚合酶3催化脱氧核糖核苷酸按模板序列聚合，具有3→5校对功能连接酶4连接相邻冈崎片段，形成连续DNA链拓扑异构酶5解决DNA复制过程中的拓扑学问题，释放扭曲张力DNA复制需要多种酶和蛋白质精密协作，形成复杂的复制复合体这些酶系统确保了遗传信息快速、准确地从亲代传递给子代，对维持生命的连续性和稳定性至关重要DNA损伤与修复10⁴每日损伤每个人体细胞每天平均发生约10,000次DNA损伤，包括碱基修饰、断裂等

99.9%修复效率DNA修复系统能有效识别并修复绝大多数损伤，确保基因组完整性5主要修复途径碱基切除修复、核苷酸切除修复、错配修复、非同源末端连接和同源重组修复50+修复基因人类基因组中有超过50个与DNA修复直接相关的基因，突变可导致多种疾病DNA损伤可由内源性代谢物（如活性氧）和外源性因素（如紫外线、电离辐射和化学致癌物）引起高效的DNA修复系统是维持基因组稳定性的关键，修复缺陷与癌症、早衰和神经退行性疾病等多种疾病密切相关转录从到DNA RNA延长启动RNA聚合酶沿模板链5→3方向移动，催RNA聚合酶结合于启动子区域，在转录因化核糖核苷酸按照DNA模板序列连接形成子辅助下形成转录起始复合物，DNA局部12RNA链，遵循碱基互补配对原则（A-U，解旋，暴露模板链G-C）终止加工43当RNA聚合酶遇到终止信号（如终止子序初生RNA（前体RNA）经剪接、修饰和编列或特定蛋白因子）时，新生RNA链释放辑等加工过程，转化为成熟RNA，执行特，RNA聚合酶与DNA模板分离，转录过程定生物学功能结束转录是基因表达的第一步，DNA上的遗传信息通过这一过程转换为RNA分子不同于DNA复制，转录通常只在基因的特定区域进行，且只有一条DNA链作为模板原核生物的转录过程启动阶段1RNA聚合酶核心酶与σ因子结合形成全酶，识别并结合到启动子序列（如-10和-35元件）DNA局部解旋形成转录泡，RNA聚合酶定位于模板链，准备开始合成RNA延长阶段2RNA聚合酶沿DNA模板链移动，催化核糖核苷酸按照碱基互补配对原则连接新生RNA链从5→3方向合成，短暂形成DNA-RNA杂交区，然后RNA释放，DNA重新配对终止阶段3转录终止有两种主要机制Rho依赖性终止（需要Rho蛋白因子）和Rho非依赖性终止（依赖发夹结构和U富集区）终止后，RNA聚合酶释放，可重新启动新一轮转录原核生物的转录过程相对简单，没有核膜隔离，转录和翻译可同时进行（耦合）同一基因的mRNA往往含有多个编码区（多顺反子），一次转录可产生多种蛋白质真核生物的转录过程转录前调控染色质重塑使基因区域变得可接近，转录因子与增强子和启动子结合，招募转录起始复合物不同于原核生物，真核细胞需要多种通用转录因子（TFIIA、TFIIB等）协助RNA聚合酶结合转录起始RNA聚合酶II结合到启动子区域，其CTD（C末端结构域）被磷酸化，促进从起始阶段过渡到延长阶段DNA解旋，形成转录泡，开始RNA合成转录延长RNA聚合酶沿模板链移动，合成新生RNA链延长因子（如TFIIS、ELL）提高聚合酶的效率和准确性同时，新生RNA上加帽（甲基化鸟苷酸帽）保护5端转录终止当聚合酶遇到多腺苷酸化信号时，RNA被切断，3端加上多聚A尾巴聚合酶继续前进一段距离后释放，终止转录转录区往往超出实际基因，确保完整转录聚合酶的类型与功能RNA类型结构特点转录产物抑制剂RNA聚合酶I14个亚基，分子量约600kDa rRNA前体（28S、18S和

5.8S）放线菌素DRNA聚合酶II12个亚基，含CTD结构域mRNA和大多数snRNAα-鹅膏毒素RNA聚合酶III17个亚基，分子量约700kDa tRNA、5S rRNA和其他小RNA高浓度α-鹅膏毒素原核RNA聚合酶5个亚基（α₂ββω）+σ因子所有RNA类型利福平真核生物具有三种核编码的RNA聚合酶，分别负责不同类型RNA的合成所有真核RNA聚合酶都是多亚基复合物，结构复杂RNA聚合酶II是最为关键的酶，负责合成所有蛋白质编码基因的前体mRNA，其CTD结构域的磷酸化状态决定了转录的不同阶段转录后加工剪接RNA前体mRNA结构剪接体真核生物前体mRNA包含编码区（外剪接体是执行RNA剪接的大型核糖核显子）和非编码区（内含子）RNA蛋白复合物，由五种snRNP（U

1、剪接过程中，内含子被精确切除，相U

2、U4/U6和U5）和多种辅助蛋白邻外显子连接，形成成熟mRNA典组成剪接体通过识别剪接位点序列型的剪接位点包含5剪接位点（GU，催化两步转酯化反应，精确切除内）和3剪接位点（AG），以及内含含子并连接外显子子中的分支位点可变剪接同一前体mRNA可通过不同剪接方式产生多种成熟mRNA，称为可变剪接这种机制极大增加了基因组编码的蛋白质多样性，对高等生物尤为重要可变剪接受多种因素调控，包括剪接增强子、抑制子和组织特异性剪接因子RNA剪接是真核生物基因表达的关键调控点，剪接异常与多种人类疾病相关，如肌萎缩侧索硬化症和脊髓性肌萎缩症等基因表达调控概述翻译后调控1蛋白质修饰、定位、降解等翻译水平调控2翻译起始、延伸效率，miRNA调控RNA加工调控3RNA剪接、稳定性、运输等转录水平调控4转录因子、增强子、启动子活性染色质水平调控5染色质结构、组蛋白修饰、DNA甲基化基因表达调控是生命活动的核心机制，确保基因在正确的时间、正确的细胞中以适当水平表达真核生物的基因表达调控极为复杂，包含多层次网络，使生物能适应环境变化并维持内环境稳定调控系统的异常可导致多种疾病，包括癌症、代谢障碍和发育异常原核生物基因表达调控操纵子模型乳糖操纵子色氨酸操纵子阴性调控与阳性调控乳糖操纵子是原核生物基因调控的经典模色氨酸操纵子是经典的负反馈调控系统，原核生物基因表达调控主要有两种模式型，由雅各布和莫诺提出它包括结构基控制色氨酸合成途径当色氨酸丰富时，阴性调控（如乳糖操纵子中的阻遏蛋白）因（Z、Y、A）、启动子、操作子和调节色氨酸与阻遏蛋白结合，激活阻遏蛋白，和阳性调控（如CAP-cAMP复合物增强转基因（I）当环境中无乳糖时，阻遏蛋白阻断转录；当色氨酸缺乏时，阻遏蛋白保录）多种操纵子受分解代谢抑制（CCR结合操作子，阻止RNA聚合酶转录；当乳持非活性形式，转录得以进行该操纵子）控制，确保细胞优先利用葡萄糖等高效糖存在时，变构作用使阻遏蛋白失活，启还受减弱作用调控，提供精细控制能源，体现了代谢经济原则动转录真核生物基因表达调控转录水平转录因子网络启动子与增强子通用转录因子与RNA聚合酶形成基础转启动子位于转录起始位点附近，含有录复合物；特异性转录因子结合特定TATA盒等核心元件；增强子可位于远2DNA序列，激活或抑制基因表达1离基因的位置，通过DNA环化影响启动子活性染色质调控组蛋白修饰改变染色质状态；染色质重塑复合物调整核小体位置；绝缘子隔离3增强子对非靶基因的影响环境响应5辅调节因子信号转导途径将细胞外刺激传递至核内4；转录因子修饰（如磷酸化）调节其活连接转录因子与基础转录机器；募集组性；基因表达模式随环境变化而调整蛋白修饰酶和染色质重塑复合物；形成高度协同的多蛋白复合物真核生物基因表达调控转录后水平RNA剪接调控RNA修饰RNA稳定性调控可变剪接通过不同的外显子组合产mRNA经历多种修饰，包括5帽mRNA的半衰期从几分钟到数天生多种mRNA亚型，极大增加蛋子结构形成、3多聚腺苷酸化和不等，直接影响蛋白质产量白质多样性剪接调控受剪接位点RNA编辑这些修饰影响mRNA mRNA降解受5帽子结构、3多A强弱、剪接增强子/抑制子序列以的稳定性、运输效率和翻译效率尾和mRNA分子内特定序列（如及组织特异性剪接因子影响，是基RNA甲基化（如m⁶A）也是表观AU富集元件）调控miRNA通因表达精细调控的重要机制转录组调控的重要方式过配对结合靶mRNA，促进其降解或抑制翻译RNA定位与运输mRNA可选择性定位于细胞特定区域，实现蛋白质局部合成RNA定位依赖mRNA中的定位信号（通常在3UTR）和RNA结合蛋白，在胚胎发育、神经元功能和细胞极性维持中尤为重要表观遗传学调控机制DNA甲基化DNA甲基化主要发生在CpG二核苷酸的胞嘧啶上，形成5-甲基胞嘧啶DNA甲基转移酶（DNMT）催化这一过程，DNMT1维持已有甲基化模式，DNMT3a/3b负责从头甲基化启动子区域的高甲基化通常与基因沉默相关，是X染色体失活和基因组印记的重要机制组蛋白修饰组蛋白尾部可发生多种翻译后修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等，构成组蛋白密码这些修饰改变染色质结构和DNA可及性，影响基因表达比如，H3K4me3与活跃转录相关，而H3K27me3通常指示基因沉默非编码RNA调控长链非编码RNA（lncRNA）和小非编码RNA在表观遗传调控中发挥重要作用如XIST在X染色体失活中至关重要，而miRNA和siRNA通过RNA干扰途径调控基因表达这些非编码RNA常与染色质修饰复合物相互作用，引导其至特定基因位点表观遗传修饰可受环境因素影响并潜在地传递给后代，为遗传与环境相互作用提供了分子基础翻译从到蛋白质RNA翻译的基本原理翻译的阶段翻译的调控翻译是指利用mRNA作为模板，合成特翻译过程分为起始、延长和终止三个阶翻译受到多层次调控，包括翻译起始因定氨基酸序列的蛋白质的过程这一过段起始阶段确定翻译的起点，通常是子的活性调节、mRNA二级结构、程需要tRNA作为氨基酸载体，核糖体作AUG密码子；延长阶段按照mRNA密码miRNA作用以及核糖体分配等机制这为合成工厂，以及多种蛋白因子和能量子序列依次添加氨基酸；终止阶段当遇些调控确保细胞在不同条件下优化蛋白分子的参与翻译遵循密码子-反密码子到终止密码子时停止合成，释放新生肽质合成，对应激反应和应对压力尤为重配对原则，将核苷酸序列信息转换为氨链整个过程精确而高效，确保蛋白质要翻译调控失衡与多种疾病相关基酸序列正确合成遗传密码1三联体密码子2密码子特性遗传密码由三个连续的核苷酸（密遗传密码具有普遍性，即几乎所有码子）编码一个氨基酸mRNA生物都使用相同的密码子表；非重中64种可能的三联体密码子中，叠性，即每个核苷酸通常只属于一61种编码20种氨基酸，3种作为个密码子；无歧义性，即一个密码终止信号（UAA、UAG、UGA）子只编码一种氨基酸；无标点符号由于密码子数量多于氨基酸数量，即密码子之间无特殊分隔标记，遗传密码具有简并性，即多个密起始密码子AUG同时编码甲硫氨码子可编码同一氨基酸酸3密码子使用偏好不同物种对编码同一氨基酸的多个密码子的使用频率不同，称为密码子使用偏好这种偏好与生物体内tRNA丰度相对应，影响翻译效率在基因工程中，了解宿主的密码子偏好对提高外源基因表达至关重要和氨基酸活化tRNAtRNA结构氨基酰tRNA合成酶摇摆配对tRNA呈现经典的三叶草二级结构，包含氨基酰tRNA合成酶（aaRS）是连接氨基摇摆配对理论解释了一种tRNA如何识别接受臂、D臂、反密码子臂、可变臂和酸与其对应tRNA的关键酶，具有高度特多个密码子tRNA反密码子的第一位（TΨC臂在空间上折叠成L形三级结构，异性每种氨基酸对应一种（有时多种）对应密码子的第三位）可以采用非常规配一端携带氨基酸，另一端含有反密码子，aaRS这些酶先将氨基酸活化形成氨基对，增加了识别灵活性这种机制使细胞用于与mRNA密码子配对tRNA分子含酰-AMP复合物，再将氨基酸转移到tRNA无需为每个密码子都配备特定tRNA，提有多种修饰核苷酸，对其结构和功能至关的3末端，形成氨基酰-tRNA，这一过程高了翻译系统的经济性，同时保持了足够重要需要ATP提供能量的准确性核糖体的结构与功能特性原核生物核糖体真核生物核糖体沉降系数70S50S+30S80S60S+40SrRNA组成16S,23S,5S18S,28S,

5.8S,5S蛋白质数量约50-55种约80-90种大小约

2.5MDa约

4.2MDa合成位置细胞质核仁组装，细胞质成熟功能活性中心肽基转移酶活性位于23S肽基转移酶活性位于28SrRNA rRNA抗生素敏感性对氯霉素、红霉素等敏感对环己酰亚胺敏感核糖体是由rRNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体，是蛋白质合成的分子机器每个核糖体包含两个亚基，形成三个tRNA结合位点A位（氨基酰-tRNA结合位点）、P位（肽酰-tRNA结合位点）和E位（tRNA退出位点）肽基转移酶活性位于大亚基的rRNA中，证实了核糖体是一种核酶翻译的起始过程起始复合物形成原核生物中，30S亚基与mRNA、起始因子（IF

1、IF

2、IF3）和起始tRNA（携带甲酰甲硫氨酸）结合，形成30S起始复合物真核生物中，过程更复杂，包括多种真核起始因子（eIF）参与，形成43S预起始复合物起始位点识别原核生物通过Shine-Dalgarno序列（位于起始密码子上游）与16S rRNA配对来定位起始位点真核生物主要采用扫描机制，从5端帽子开始沿mRNA扫描，直至遇到合适上下文中的AUG密码子（通常是第一个AUG，符合Kozak序列）80S/70S核糖体形成识别起始位点后，大亚基加入，形成完整的翻译起始复合物原核生物中，IF被释放，50S亚基与30S结合形成70S起始复合物真核生物中，eIF5促进GTP水解，eIF释放，60S亚基加入形成80S起始复合物，起始tRNA位于P位翻译起始是蛋白质合成的限速步骤，也是主要调控点，确保了正确的阅读框和高效的蛋白质合成翻译的延长过程解码肽键形成移位携带特定氨基酸的tRNA肽基转移酶催化P位tRNA核糖体沿mRNA向3端移进入核糖体A位，其反密上的肽链转移到A位tRNA动一个密码子距离，将脱码子与mRNA密码子配对携带的氨基酸上，形成新酰tRNA移至E位，肽酰这一过程由延长因子（的肽键这一反应发生在tRNA移至P位，A位变空原核生物中的EF-Tu，真核糖体大亚基的肽基转移，准备接受下一个tRNA核生物中的eEF1α）辅助中心，是核糖体RNA催化这一过程由延长因子（，需要GTP水解提供能量的反应此时，P位tRNA原核生物中的EF-G，真错误的tRNA会因反密变为脱酰状态，A位tRNA核生物中的eEF2）催化码子-密码子配对不稳定而携带延长的肽链，同样需要GTP水解E离开，确保翻译准确性位tRNA随后释放翻译延长过程循环进行，每次核糖体移位添加一个氨基酸，直至遇到终止密码子这一过程高度精确，错误率约为10⁻⁴，大多数多肽链以每秒2-20个氨基酸的速率合成翻译的终止过程翻译终止由终止密码子（UAA、UAG、UGA）触发，这些密码子不被任何tRNA识别终止密码子被释放因子（RF）识别原核生物有RF1（识别UAA、UAG）和RF2（识别UAA、UGA），真核生物有单一的eRF1识别所有终止密码子释放因子模仿tRNA结构，进入A位，触发大亚基肽基转移中心催化水解最后一个tRNA与肽链之间的酯键随后，肽链释放，核糖体亚基解离，这一过程需要RF3/eRF3（GTP酶）和核糖体再循环因子（RRF，原核生物特有）参与解离的亚基和其他因子可重新参与新一轮翻译，完成核糖体循环利用终止过程对控制蛋白质产量和确保蛋白质正确合成至关重要。