一．蛋白质生物合成(protein biosynthesis)也称翻译(translation)，是生物细胞以mRNA为模板，按照mRNA分子中核苷酸的排列顺序所组成的密码信息合成蛋白质的过程。将核酸中 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序。蛋白质生物合成是基因表达的最终阶段。
1.反应过程：氨基酸的活化，肽链的生物合成（起始、延长和终止），肽链形成后的加工和靶向输送。 2.生物学意义：蛋白质合成在细胞生命过程中有至关重要的核心作用（生命必需和药物作用靶点）。
二．蛋白质生物合成体系：
1.基本原料:20垫块模具种编码氨基酸。
2.三种RNA:mRNA---模板; tRNA ---适配器；核蛋白体---装配机。
3.主要酶和蛋白质因子:氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子、释放因子等。
4.能源物质:ATP、GTP。
5.无机离子:Mg2+、K+。
三．mRNA的基本结构。
1.组成：5’-端非翻译区、开放阅读框架、3’-端非翻译区。
2.从mRNA 5’-端起始密码子AUG到3’-端终止密码子之间的核苷酸序列，称为开放阅读框架(ORF)。
3.顺反子:遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为。
四．遗传密码。
1.密码子（codon）：在mRNA的开放阅读框架区，从5’至3’方向，由AUG开始，每3个核
苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码(有编织袋折边器43个)。其破译在生物学史上有里程碑的意义。
2.有意义密码：能决定氨基酸的密码子（61个）。
3.起始密码子(initiation codon)：AUG。
4.终止密码子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA。
5.特点：方向性(directional。翻译时遗传密码的阅读方向是5’→3’，即读码从mRNA催化剂12.1的起始密码子AUG开始，按5’→3’的方向逐一阅读，直至终止密码子)、连续性(non-punctuated。编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码子及密码子的各碱基之间既无间隔、无重叠)、简并性(degenerate竖流沉淀池
。一种氨基酸可具有2个或2个以上的密码子为其编码，存在“三中读二”的规律)、通用性(universal。从简单的病毒到高等的人类，几乎使用同一套遗传密码)、摆动性(wobble。转运氨基酸的tRNA的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结合，但反密码子与密码子间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。通常出现在密码子的第3位碱基与反密码子的第1位碱基之间)。
五．核蛋白体的组成。
1.核蛋白体又称核糖体，是由rRNA和多种蛋白质结合而成的一种大的核糖核蛋白颗粒，是蛋白质生物合成的场所。
2.原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式：A位氨基酰位、P位肽酰位、E位排出位。
六．tRNA。
1.结构：二级结构三叶草型（由氨基酸臂、反密码环、DHU环、TΨC环组成），三级结构呈L型。
2.作用：运载氨基酸（氨基酸各由其特异的tRNA携带，一种氨基酸可有几种对应的tRNA，氨基酸的羧基结合在tRNA 3ˊ-CCA的位置（形成酯键），结合需要ATP供能）；充当“适配器”（每种tRNA的反密码子决定了所携带的氨基酸能准确地在mRNA上对号入座）。
七.重要的酶类。
1.氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸的活化；
2.转肽酶(peptidase)：催化核蛋白体P位上的肽酰基转移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基与氨基结合形成肽键;并受释放因子的作用后发生变构，表现出酯酶的水解活性，使P位上的肽链与tRNA分离；
3.转位酶(translocase)：催化核蛋白体向mRNA3’-端移动一个密码子的距离，使下一个密码子定位于A位。
八．蛋白因子（原核生物）。
1.起始因子：IF-1（占据A位防止结合其他tRNA）、IF-2（促进起始tRNA与小亚基结合）、IF-3 （促进大小亚基分离，提高P位对结合起始tRNA的敏感性）。
2.延长因子：EF-Tu（促进氨基酰-tRNA进入A位，结合并分解GTP）、EF-Ts （调节亚基）、EF-G （有转位酶活性，促进mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促进tRNA卸载与释放）。
3.释放因子： RF-1（特异识别UAA、UAG，诱导转肽酶转变为酯酶）、RF-2，（特异识别UAA、UGA，诱导转肽酶转变为酯）、RF-3（可与核蛋白体其他部位结合，有GTP酶活性，能介导RF-1及RF-2与核蛋白体的相互作用）。
九．能源物质（ATP和GTP）及离子（Mg2+、K+ 等）。
十. 氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰-tRNA的过程称为氨基酸的活化。参与氨基酸的活化的酶为氨基酰-tRNA合成酶。
1.反应过程：氨基酸与tRNA在氨基酰-tRNA合成酶作用下消耗一分子ATP生成氨基酰- tRNA。
2.结构：氨基酰－tRNA合成酶有3个结合位点，氨基酸和ATP形成氨基酰腺苷，氨基酰转移到tRNA上，tRNA负载了氨基酸。
3.特性：氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性；该酶与二者中之一结合后，空间构像改变，选择性与对应氨基酸的结合。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。
十一.蛋白质生物学合成中的保真性机制。
1.密码子与反密码子的辨认结合。
2.氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。
3.氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。
4.核糖体对氨基酰-tRNA的进位具有校正作用。
十二.起始氨基酰-tRNA。
1. 起始氨基酰-tRNA，Met-tRNAiMet（真核生物）：tRNAiMet与甲硫氨酸结合后形成Met-tRNAiMet，在mRNA起始密码子AUG处就位，参与形成翻译起始复合物。起始密码子只能辨认Met-tRNAiMet。
2. 肽链延长的甲硫氨酰-tRNA，Met-tRNAMet（真核生物）：tRNAMet和甲硫氨酸结合后生成Met-tRNAMet，必要时进入核蛋白体，为延长中的肽链添加甲硫氨酸。
3. 起始氨基酰-tRNA，fMet-tRNAfMet（原核生物）：具有起始功能的tRNAfMet与甲硫氨酸结合后，甲硫氨酸很快被甲酰化为N-甲酰甲硫氨酸(fMet)，于是形成N-甲酰甲硫氨酰-tR
NA(fMet-tRNAfMet)，可以在湖水净化mRNA的起始密码子AUG处就位，参与形成翻译起始复合物。原核生物起始密码子只能辨认fMet-tRNAfMet。
十三.原核生物肽链合成起始：指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物的过程。
1. 核蛋白体大小亚基分离。
2. mRNA在小亚基定位结合（两种机制）：在各种mRNA起始AUG上游约8～13核苷酸部位，存在一段由4～9个核苷酸组成的一致序列，富含嘌呤碱基，如-AGGAGG-，称为Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又称核蛋白体结合位点(ribosomal binding site, RBS)。一条多顺反子mRNA序列上的每个基因编码序列均拥有各自的S-D序列和起始AUG。mRNA序列上紧接S-D序列后的小核苷酸序列，可被核蛋白体小亚基蛋白rpS-1识别并结合。
3. 起始氨基酰-tRNA的结合。
4. 起始氨基酰-tRNA的结合。
十四.原核生物肽链合成延长：又称为核蛋白体循环。在mRNA模板的指导下，氨基酸依次进入核蛋白体并聚合成多肽链的过程。每轮循环使多肽链增加一个氨基酸残基。
1. 进位：又称注册(registration)，是指一个氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核蛋白体A位的过程，需要延长因子EF-Tu与EF-Ts参与。（核糖体对氨基酰-tRNA的进位具有校正作用是翻译保真性的另一机制）
2. 成肽：在转肽酶的催化下，核蛋白体P位上起始氨基酰-tRNA的N-甲酰甲硫氨酰基或肽酰-tRNA的肽酰基转移到A位并与A位上氨基酰-tRNA的α-氨基结合形成肽键的过程。
3. 转位：在转位酶的催化下，核蛋白体向mRNA的3´-端移动一个密码子的距离，使mRNA序列上的下一个密码子进入核蛋白体的A位、而占据A位的肽酰-tRNA移入P位的过程，需要延长因子EF-G（有转位酶活性，可结合并水解1分子GTP，释放的能量促进核蛋白体向mRNA的3′侧移动，使起始二肽酰-tRNA-mRNA相对位移进入核蛋白体P位，而卸载的tRNA则移入E位）参与。
十五.原核生物肽链合成终止：指核蛋白体A位出现mRNA的终止密码子后，多肽链合成停
止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体大、小亚基等分离的过程，需要释放因子RF-1、RF-2和 RF-3（RF: 识别终止密码子；激活成肽酶的酯酶活性）参与。
1. 识别终止密码子：RF-1特异识别UAA、微安表UAG，RF-2特异识别UAA、UGA。
2. 诱导转肽酶转变为酯酶活性：催化新生肽链与结合在P位的tRNA之间的酯键水解，使肽链从核蛋白体上释放。
3. RF-3可结合核蛋白体其他部位，有GTP酶活性，能介导RF-1、RF-2与核蛋白体的相互作用。
十六.多聚核蛋白体(polysome)：1条mRNA模板链都可附着10～100个核蛋白体，这些核蛋白体依次结合起始密码子并沿5′→3′方向读码移动，同时进行肽链合成，这种mRNA与多个核蛋白体形成的聚合物称为多聚核蛋白体。多聚核蛋白体的形成可以使蛋白质生物合成以高速度、高效率进行。
十七.真核生物肽链合成起始：
1. 核蛋白体大小亚基分离；
2. 起始氨基酰-tRNA的结合；
3. mRNA在小亚基定位结合；
4. 核蛋白体大亚基结合。
十八.真核生物肽链合成延长：真核生物肽链合成的延长过程与原核生物基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落。
十九.真核生物肽链合成终止：真核生物翻译终止过程与原核生物相似，但只有1个释放因子eRF，可识别所有终止密码子，完成原核生物各类RF的功能。
二十. 原核生物与真核生物肽链合成过程的主要差别。
| 原核生物 | 真核生物 |
mRNA | 一条mRNA编码几种蛋白质（多顺反子） | 一条mRNA编码一种蛋白质（单顺反子） |
| 转录后很少加工 | 转录后进行首尾修饰及剪接 |
| 转录、翻译和mRNA的降解可同时发生 | mRNA在核内合成，加工后进入胞液，再作为模板指导翻译 |
核蛋白体 | 30S小亚基＋50S大亚基 ↔ 70S核蛋白体 | 40S小亚基＋60S大亚基 ↔ 80S核蛋白体 |
起始阶段 | 起始氨基酰-tRNA为fMet-tRNAfMet | 起始氨基酰-tRNA为Met-tRNAiMet |
| 核蛋白体小亚基先与mRNA结合,再与fMet-tRNAfMet结合 | 核蛋白体小亚基先与Met-tRNAiMet结合，再与mRNA结合 |
| mRNA中的S-D序列与16S rRNA 3-端的一段序列结合 | mRNA中的帽子结构与帽子结合蛋白复合物结合 |
| 3种IF参与起始复合物的形成 | 有至少10种eIF参与起始复合物的形成 |
延长阶段 | 延长因子为EF-Tu、EF-Ts和EF-G | 延长因子为eEF-1α、eEF-1βγ和eEF-2 |
终止阶段 | 释放因子为RF-1、RF-2和RF-3 | 释放因子为eRF |
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二十一.多肽链折叠为天然构象的蛋白质：新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N-端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶和蛋白质辅助。
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