分子生物学-第五章

第五章遗传信息的传递过程（2）--翻译第一节遗传密码的破译概述：遗传密码是20世纪60年代通过设计出色的生物化学和遗传学实验阐明的。70年代以来，随着核酸和氨基酸测序技术的快速发展，使遗传密码的存在得到验证。

贮存在DNA上的遗传信息通过mRNA传递到蛋白质上，mRNA与蛋白质之间的联系是通过遗传密码的破译实现的。mRNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这3个核苷酸就称为密码子，也叫三联体密码子（tripletcodon）。

一、Crick的探索

1954年GeorgeGamow对遗传密码首先提出了挑战，在Nature上首次发表了遗传密码的理论研究文章，指出“氨基酸正好按DNA的螺旋结构进入各自的洞穴”。他设想若一种碱基与一种氨基酸对应的话，只能产生4种氨基酸。而已知天然的氨基酸有20种，核酸分子中只有4种碱基，要为蛋白质分子的20种氨基酸编码，不可能是一对一的关系，两个碱基决定一个氨基酸也只能编码16种氨基酸，如果用三个碱基决定一个氨基酸，43=64，就足以编码20种氨基酸。这是编码氨基酸所需碱基的最低数目，故密码子应是三联体（triplet）。一、Crick的探索

1961年FranicsCrick及其同事经过反复研究，提供了确切的证据，说明三联密码子学说是正确的。

Crick等的实验结果表明三联体密码是非重叠的，而且连续编码并无标点符号隔开。在序列的任一位置插入或删除一个核苷酸都会改变三联体密码的阅读框架，发生移码突变使基因失活。但是如果插入或删除三个核苷酸，或者插入一个核苷酸后又删除一个核苷酸，阅读框架仍可维持不变，原来编码的信息便能够在变异位点之后照旧表现出来。这是基因与蛋白质共线性（colinearity）的最早证据（图5-2）。

CATCAT

CAT

CAT

CAT

CAT

-1CATCAVCATCATC

ATC

ATC-1+1CATCAVCAXTCATCAT

CAT+3CAXTXCATXCATCAT

CAT图5-2缺失或插入核苷酸引起三联体密码的改变-1，删除一个核苷酸，在删除位置以符号V表示-1+1，在相近位置分别删除一个核苷酸，插入一个核苷酸以X表示+3，在相近位置分别插入三个核苷酸二、Nirenberg的实验在Crick等提出遗传信息是在核酸分子上以非重叠、无标点、三联体的方式编码的同时，由JacobF和MonodJ(1956~1961)领导的4个不同实验室通过用T4噬菌体感染大肠杆菌，首次提出和证明了mRNA的存在和真正的模板。

1961年，MarshallNirenberg和JohannHMatthaei

等人建立了无细胞反应系统，利用多聚单核苷酸，为遗传密码的破译和体外表达奠定了重要基础。

二、Nirenberg的实验用DNase处理大肠杆菌提取物，使DNA降解，除去原有的细菌模板。在提取物中含有核糖体、ATP及各种氨基酸，除mRNA外是一个完整的翻译系统。由于DNA被降解，不再转录新的mRNA，即使原来残留有mRNA，因其半衰期很短，很快会降解。当他们把人工合成的polyU加入这种无细胞体系中代替天然的mRNA时，发现合成了单一的多肽，其氨基酸残基全是苯丙氨酸，即多聚苯丙氨酸。这一结果不仅证实了无细胞系统的成功，同时还表明UUU是苯丙氨酸的密码子。以同样的方法分别加入polyA、polyC和polyG，结果也获得了多聚赖氨酸、多聚脯氨酸，因为polyG易形成多股螺旋，不宜做模板。UUU、AAA、CCC是最早破译的密码子。

二、Nirenberg的实验

Nirenberg设计了另一种新方法，按比例加入2种或3种核苷酸混合的多聚物，进行其它遗传密码的破译。如在底物中加入5份的UDP和1份的GDP，碱基比为U：G=5：1，它们能组成的三联体不外乎8种：UUU、UUG、UGU、GUU、GGG、GGU、GUG、UGG。U和G将随机地加入到三联体中，按此比例三联体各个位置进入U和G的概率不同。如UUU：UGG=(5×5×5)：(5×1×1)=25：1，UUU：UUG=5：1

依据这样的推测，在无细胞系统中以这种比例合成的mRNA所产生的氨基酸的比例也应该是相应的，即标记氨基酸掺入的相对量与其密码子出现频率相一致（见教材表5-1）。二、Nirenberg的实验

1964年，Nirenberg等采用核糖体结合实验在密码子破译方面取得了重大突破。用20种氨酰-tRNA做20组同样的实验，每组都含20种氨酰-tRNA和各种三核苷酸，但只有一种氨基酸用14C标记，分析和确定滞留在滤膜上的氨酰-tRNA和相应的三核苷酸模板，从三核苷酸与氨基酸的关系可测知该氨基酸的密码子。所有64种可能的三联体都已合成，经试验其中50多种都得到确切的结果。但在此实验中仍有一些三核苷酸编码的氨基酸不能肯定，需要用其它方法来破译。

三、Khorana的实验

1965年，GonindKhorana及其同事们将化学合成和酶促合成巧妙地结合起来，建立了有机合成核酸的方法，同时结合Nirenberg的核糖体结合技术，以不同的思路和方法巧妙地破译了全部的密码。他们用已知碱基组成2~4个碱基，然后利用这些特定序列合成重复顺序的mRNA，在体外翻译系统中加入同位素标记的氨基酸，然后分析所合成多肽的氨基酸顺序，再进行比较分析来推测各氨基酸的密码子。三、Khorana的实验

Khorana就是用这种方法将所有的遗传密码都破译了。这项实验还同时证实了三联密码子的准确性以及简并性的存在。

RobterHolley发现并得到了tRNA的精确结构，应用上述各种方法仅用了4年时间，于1965年完全查清了20种基本氨基酸所对应的全部61个密码子，编出了遗传密码字典（教材表5-4）。AUG为起始密码子（initiationcodon），其余61个密码子对应20种氨基酸。另外的3个密码子（UAA、UAG和UGA）是终止密码子（terminationcodonsorstopcodons），它们不编码任何氨基酸，只结束蛋白质的合成。

遗传密码的破译是通过诸多科学家采用多种方法和技术完成的。1968年，Nirenberg、Khorana和Holley一道分享了当年的诺贝尔医学、生理学奖。

第二节遗传密码的主要特征一、密码的连续性(commaless)

Crick等最早推测蛋白质中氨基酸序列的遗传密码编码在核苷酸分子上，其基本单位是按5′→3′方向编码，不重叠、无标点的三联体密码子。翻译由mRNA的5′端的起始密码子开始，一个密码子接一个密码子连续地阅读，直到3′终止密码子，密码间无间断、无重叠(non-overlapping)，即起始密码子决定了所有后续密码子的位置，说明三联体密码子是连续的。若插入或删除一个碱基，就会使这以后的读码发生错误，称为移码。由移码引起的突变称为移码突变。

第二节遗传密码的主要特征一、密码的连续性(commaless)已经证明，在绝大多数生物中基因是不重叠的。但在少数病毒以及少数大肠杆菌噬菌体（如R17、Qβ等）基因组中，部分基因的遗传密码却是重叠的。即使在重叠基因（overlappinggenes）中，各自的开放读码框架（openreadingframe）仍然按三联体方式连续读码。二、密码的简并性(degeneracy)遗传密码的简并性是指大多数氨基酸都具有几个不同的密码子。这种由多个密码子编码同一种氨基酸的现象称为简并性，编码同一氨基酸的一组密码子称为同义密码子（synonymouscodon）。另外，AUG和GUG既是甲硫氨酸和缬氨酸的密码子又是起始密码子，这种双重功能在生物学上的意义尚不清楚。除了色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其它氨基酸都有一个以上的密码子，如：亮氨酸、精氨酸、丝氨酸都有6个密码子，大多数氨基酸有2个、3个或4个密码子（教材表5-5）。

二、密码的简并性(degeneracy)密码子的简并性可以减少有害的突变，具有非常重要的生物学意义。

三、密码的摆动性密码的简并性往往表现在密码子的第三位碱基上，如甘氨酸的密码子是GGU、GGC、GGA、GGG，丙氨酸的密码子是GCU、GCC、GCA、GCG，它们的前两位碱基是相同的，只是第三位碱基不同。有些氨基酸只有两个密码子，通常第三位碱基或者都是嘌呤，或者都是嘧啶。显然，密码子的专一性基本上取决于前两位碱基，第三位碱基起的作用有限。即第三位碱基有较大的灵活性。

三、密码的摆动性

1966年，Crick根据立体化学原理提出摆动假说（wobblehypothesis），解释了反密码子中某些稀有碱基（如次黄嘌呤，I）的配对，以及许多氨基酸有2个以上密码子的问题。根据摆动假说，在密码子和反密码子配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，从而使某些tRNA可以识别一个以上的密码子。一个tRNA究竟能够识别多少个密码子是由反密码子的第一位碱基的性质决定的，反密码子第一位碱基为A或C时只能识别一种密码子，为G或U时可识别2种密码子，为I和ψ时可识别3种密码子（教材表5-5）。

三、密码的摆动性如果几个密码子同时编码同一种氨基酸，凡是第一、二位碱基不同的密码子都对应于各自独立的tRNA。原核生物中大约有30~45种tRNA，真核细胞中可能存在50种tRNA。

四、密码的通用性(universality)和特殊性(specificity)1、密码的通用性是指无论在体内体外，无论高等生物还是低等生物都共同使用同一套密码字典。20世纪70年代以后对各种生物基因组的大规模测序结果也充分证明生物基本共用同一套遗传密码。密码的通用性在基因工程中得到充分运用，如外源基因在植物、酵母、细菌等不同受体生物中获得正确表达。

四、密码的通用性(universality)和特殊性(specificity)2、特殊性：虽然密码有通用性，但也发现有少数例外。如人线粒体和支原体中的UGA不是终止密码子，而编码色氨酸；在嗜热四膜虫中，终止密码子UAA却编码谷氨酰胺。随着对人、牛及酵母线粒体DNA序列和结构的研究还发现，终止密码子UGA用于编码色氨酸，AUA编码甲硫氨酸等，这些都体现了遗传密码的特殊性（见教材表5-6）。

第三节翻译翻译：以氨基酸为底物，在tRNA转运工具的作用下，以结合在rRNA与蛋白质形成的核糖体上的mRNA为模板，从mRNA上一个特定的起始位点开始，按照3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成多肽链的过程。一、与蛋白质生物合成有关的生物大分子（一）核糖体核糖体是由几十种蛋白质和几种RNA组成的一种亚细胞颗粒体，它是蛋白质生物合成的场所。核糖体中蛋白质占其重量的三分之一，RNA占三分之二。一、与蛋白质生物合成有关的生物大分子（一）核糖体核糖体中的RNA和蛋白质（见教材表5-7）原核和真核生物核糖体大、小亚基比较（见图5-3）

图5-3原核生物与真核生物核糖体大、小亚基比较（一）核糖体原核生物核糖体的三维结构和主要功能（见图5-4）图5-4原核生物核糖体的三维结构和主要功能（一）核糖体：活性中心与功能位点：1、结合位点：mRNA结合的位点（Ribosomebindingsite，RBS)，而且还有许多与起始因子、延伸因子、释放因子及与各种酶结合的位点。2、主要的功能部位包括：mRNA结合位点、A位点（aminoacyl-tRNAsite,acceptorsite,Asite）、P位点(peotidyl–tRNAsite,Psite)、E位点(exitsite,Esite)、肽酰转移酶(peptidyl

transferase)、多肽链离开通道(exitchannel，siteE)、一些可溶性蛋白因子（起始因子、延伸因子和终止因子）的结合部位。

3、SD序列的互补序列

Shine及Dalgarno等证明几乎所有原核生物mRNA的起始密码子上游都有一个5′-AGGAGGU-3′序列，这个富含嘌呤区被命名为SD序列，它与30S亚基上16SrRNA的3′端富含嘧啶区序列5′-GAUCACCUCCUUA-3′相互补(图5-5）。图5-5原核生物mRNA核糖体结合位点(RBS)或SD序列（SDsequence）（二）mRNA是蛋白质生物合成的模板

JacobF和MonodJ（1956~1961年）在研究大肠杆菌乳糖操纵子时最早提出了信使物质的存在和真正模板的概念，并随后以T2噬菌体感染大肠杆菌为研究系统，证明了mRNA的存在。mRNA的5′→3′三联体密码子序列与蛋白质N端到C端的氨基酸序列有对应关系。原核生物mRNA转录和肽链翻译是偶联的，其mRNA通常不稳定，转录后几分钟内就翻译或者边转录边翻译。真核生物mRNA的转录和加工成熟在细胞核内，成熟后的mRNA被运往胞质，担任模板指导蛋白质的翻译，其稳定性也较高，达几个小时。1、mRNA特点：（1）其碱基组成与相应DNA分子的碱基组成一致，即携带来自DNA的遗传密码信息；（2）mRNA链的长度不一，因为其所编码的多肽链长度是不同的；（3）在肽链合成时，mRNA与核糖体作短暂的结合；（4）mRNA的半衰期很短，因此其代谢速度很快。原核生物：mRNA半衰期几秒钟~几分钟真核生物：mRNA半衰期数小时（5）原核生物的mRNA一般是含有多个ORF的多顺反子（poly-cistron）；而真核生物mRNA通常是只有一个ORF的单顺反子（mono-cistron）（见图5-6，7，8，9）图5-6原核生物和真核生物mRNA结构A.原核生物；B.真核生物Ribosomebindingsite(RBS)orSD-sequence:in

prokaryoticmRNA,complementarywiththesequenceatthe3′endof16SrRNA.8-13nts图5-7原核生物mRNAAUGUAAAAAAAA核糖体识别位点Readingframe5’帽子3’图5-8真核生物mRNA核糖体识别位点（ribosome-bindingsite,RBS）：使核糖体能正确的识别起始密码AUG上游的序列。EukaryoticmRNAusesamethylatedcaptorecruittheribosome.Oncebound,theribosomescansthemRNAina5′-3′directiontofindtheAUGstartcodon.Kozaksequenceincreasesthetranslationefficiency.Poly-Ainthe3′endpromotestheefficientrecyclingofribosomesKozaksequence图5-9真核生物mRNA（三）tRNA

是蛋白质生物合成过程中氨基酸的转运工具，可准确地将各种氨基酸按照mRNA上密码所决定的顺序转运到核糖体上。又称为第二遗传密码。tRNA

分子的二级结构呈三叶草型，三级结构呈倒L型（见图5-10）。图5-10tRNA的二级、三级结构受体臂(acceptorarm):由链两端序列碱基配对形成的杆状结构和3′端末的数个碱基所组成，其3′端最后3个碱基序列永远是CCA。氨基酸的羧基与A的核糖3′-C上游离的OH连接形成氨酰-tRNA分子。TψC臂(TψCarm):根据3个核苷酸命名的，其中ψ表示假拟尿嘧啶，是tRNA分子所拥有的不常见核苷酸。反密码子臂（anticodonarm）:是根据位于套索中央的三联反密码子命名的。D臂(Darm):是根据它含有二氢尿嘧啶(dihydrouracil)命名的。

可变臂：3~21个碱基之间，是tRNA分子大小变化最大的区域。1、tRNA

的结构特点2、tRNA

上与多肽合成有关的位点

（1）3ˊ端CCA上的氨基酸接受位点：（2）识别氨酰-tRNA

合成酶的位点：倒L中部的DHU臂和反密码子环，氨基酸臂参与这一作用；（3）核糖体识别位点：倒L中部的TψC环与此有关；（4）反密码子位点：每种tRNA

只能携带一种氨基酸（专一性），但由于密码子的简并性，绝大多数氨基酸需要一种以上的tRNA

作为转运工具。运输同一种氨基酸的不同tRNA

称为同工受体tRNA。3、tRNA的功能运输工具，运载AA解读遗传信息4、tRNA

的种类原核有60种tRNA，真核100~120种tRNA（1）起始tRNA和延伸tRNA：能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（fMet-tRNAfMet）；真核生物起始tRNA携带甲硫氨酸（Met-tRNAiMet）。（2）同工受体tRNA：转运同一种氨基酸的不同tRNA称为同工受体tRNA，同工受体tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被AA-tRNA合成酶识别。（3）校正tRNA：突变了的tRNA，能将一个氨基酸带到一个无义突变位点，使多肽链的合成能够继续完成，或能将一个正确的氨基酸带到一个误义突变位点，使无义突变或误义突变得到矫正，这种tRNA称为校正tRNA。（四）氨酰－tRNA合成酶氨基酸在进行合成多肽链之前，必须先经过活化，然后再与其特异的tRNA结合，带到mRNA相应的位置上，这个过程靠氨酰-tRNA合成酶催化。此酶催化特定的氨基酸与特异的tRNA相结合，生成各种氨酰-tRNA。每一种氨基酸至少有一种氨酰tRNA合成酶例外：在枯草杆菌中不存在Gln-tRNA合成酶，Glu-tRNA合成酶可以用Glu酰化tRNAGlu和tRNAGln，然后通过转酰氨反应使GIu-tRNAGln转换成Gln-tRNAGln。迄今已有150种以上不同来源的氨酰tRNA合成酶被分离纯化。原核生物中的合成酶一般分子量≤2．5xl05U。而真核生物的酶常以复合形式存在，分子量>106U。在氨酰-tRNA合成酶催化下，利用ATP供能，在氨基酸羧基上进行活化，形成氨基酰-AMP，再与氨基酰-tRNA合成酶结合形成三联复合物，此复合物再与特异的tRNA作用，将氨基酰转移到tRNA的氨基酸臂(即3′-末端CCA-OH)上。反应式如下：

aa+ATP十tRNA→aa-tRNA十AMP十ppi（五）参与蛋白质生物合成的其他蛋白质因子1、起始因子起始因子是参与蛋白质生物合成起始的可溶性蛋白因子。蛋白质合成的起始要生成核糖体体·mRNA·起始tRNA三元起始复合物。复合物必须在起始因子帮助下才能形成。原核生物有三种起始因子，而真核生物则有十种。大肠杆菌的起始因子的不同形式、分子量及所起作用见教材表5-9和5-10。（五）参与蛋白质生物合成的其他蛋白质因子辅助因子近年来在真核生物中还发现许多与起始反应有关的辅助因子(auxiliaryfactor)。这些因子大多数与eIF-2有关。见教材表5-11。（五）参与蛋白质生物合成的其他蛋白质因子2、延伸因子延伸因子是一类参与蛋白质合成过程中肽链延伸的蛋白因子。无论原核或真核生物，延伸因子可分为两类：一类是帮助氨酰tRNA(延伸tRNA)进入核糖体与mRNA结合，另一类是使肽基tRNA从核糖体的A位向P位移动。前者有EF-T(包括EF-Tu和EF-Ts，细菌中)和EF-1(真核生物)；后者是EF-G(细菌)和EF-2(真核生物)。教材表5-12列出蛋白质合成中的延伸因子。（五）参与蛋白质生物合成的其他蛋白质因子3、释放因子（终止因子）原核生物中发现有三种释放因子(ReleaseFactor)——RF-1、RF-2和RRF-3，哺乳动物只有一种释放因子RF。释放因子的作用是终止肽链合成并使肽链释放出核糖体。种类及其性质分别见教材表5-15和表14-11。二、蛋白质生物合成的机制蛋白质的生物合成包括氨基酸的活化，肽链的起始、延伸、终止，新合成多肽链的加工、修饰等阶段。（一）氨基酸的活化（二）翻译的起始蛋白质合成的起始是指在模板mRNA编码区5′端形成核糖体·mRNA·起始tRNA复合物，并将(甲酰)甲硫氨酸放入核糖体P位点（见图5-11）。

图5-11原核生物翻译的起始

1、原核生物翻译的起始分为三步第一步：30S小亚基首先与起始因子IF-1，IF-3结合，30小亚基通过其16SrRNA的3′端与mRNA5′端起始密码子上游的SD序列发生碱基配对。第二步：在IF-2和GTP的帮助下，fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与mRNA上的起始密码子配对。第三步：带有fMet-tRNAfMet，mRNA，三个起始因子的小亚基复合物与50S大亚基结合，GTP水解，释放起始因子。

（见下图）翻译的起始30Ssubunit(IF-3:IF-1)bindsmRNAIF-2deliverstheinitiatorf-Met-tRNAtothePsiteIF-2dissociatesfrom30SsubunitGTPhydrolysisisaccompaniedbyIFsreleaseandbindingofthe50Ssubunit2、真核生物翻译的起始真核生物翻译的起始是40S小亚基先与Met-tRNAiMet结合，再与模板mRNA结合，最后与60S大亚基结合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始复合物（见图5-11）。其蛋白质合成的起始机制与原核生物基本相同，其差异主要是核糖体较大，有较多的起始因子参与，其mRNA具有m7GpppNp帽子结构，Met-tRNAiMet不甲酰化，mRNA分子5′端的“帽子”和3′端的polyA都参与形成翻译起始复合物。另外，起始复合物的装配过程不同。实验证明：帽子结构能促进起始反应

图5-11真核生物翻译的起始

2、真核生物翻译的起始除了帽子结构以外，40S小亚基还能识别mRNA上的起始密码子AUG。Kozok等提出了一个“扫描模型”（thescanningmodel），解释了40S亚基对mRNA起始密码子的识别作用。按照此模型，40S小亚基先结合在mRNA5′端的任何序列上，然后沿mRNA移动直至遇到AUG发生较为稳定的相互作用，最后与60S亚基一道生成80S起始复合物。40S小亚基之所以能在AUG处停下，可能是出于Met-tRNAiMet的反密码子与AUG配对的结果。另外，起始过程中mRNA与40S小亚基结合时还需要ATP，可能与蛋白质合成中消除mRNA二级结构是一个耗能过程有关。另外，在40S亚基沿mRNA移动过程中也需要能量。（三）肽链的延伸起始氨基酸与核糖体结合以后,肽链开始伸长。肽链延伸由许多循环组成，每加一个氨基酸就是一个循环，每个循环包括AA-tRNA在核糖体的进位、转肽和移位。1、AA-tRNA的进位起始复合物形成以后，第二个AA-tRNA在延伸因子EF-Tu及GTP的作用下，生成AA-tRNA·EF-Tu·GTP复合物，然后结合到核糖体的A位上。这时GTP被水解释放，通过延伸因子EF-Ts再生GTP，形成EF-Tu·GTP复合物，进入新一轮循环（图5-12）。图5-12Peptidechainelongation

进位：为密码子所特定的AA-tRNA结合到核蛋糖体的A位，称为进位。氨基酰tRNA在进位前需要有延伸因子的作用，即：热不稳定的EF(EF-Tu)、热稳定的EF(EF-Ts)。起始复合物形成以后，第二个AA-tRNA在延伸因子EF-Tu及GTP的作用下，生成AA-tRNA·EF-Tu·GTP复合物，然后结合到核糖体的A位上。这时GTP被水解释放，通过延伸因子EF-Ts再生GTP，形成EF-Tu·GTP复合物，进入新一轮循环。2、转肽：形成肽键的反应AA-tRNA

复合物占据A位，fMet/Met-tRNA

占据P位，在肽基转移酶的催化下，A位AA-tRNA上的氨基酸与P位fMet-tRNAfMet上的氨基酸生成肽键（图5-13）

。起始tRNA完成使命后，离开核糖体P位，A位准备接受新的AA-tRNA，开始下一轮合成。图5-13转肽3、移位（translocation）：转肽作用发生后，氨基酸都位于A位，P位上无负荷氨基酸的tRNA就此脱落，核蛋白体沿着mRNA向3′端方向移动一组密码子，使得原来结合二肽酰tRNA的A位转变成了P位，而A位空出，可以接受下一个新的氨基酰tRNA进入，移位过程需要EF-G（原核细胞），eEF-2（真核细胞)，需要GTP和Mg2+的参加（图5-14）。图5-14移位（四）翻译的终止无论原核生物还是真核生物都有三种终止密码子UAG，UAA和UGA。没有一个tRNA能够与终止密码子作用，而释放因子能识别终止密码子并与之结合，能诱导或激活肽基转移酶为酯酶，水解P位上的多肽链与tRNA之间的二酯键，促成终止作用。新生的肽链和tRNA从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束。解离后的大小亚基又重新参加新的肽链的合成，循环往复，多肽链在核糖体上的合成过程又称核糖体循环。释放因子有两类：Ⅰ类释放因子识别终止密码子，并能催化新合成的多肽链从P位点的tRNA中水解释放出来；Ⅱ类释放因子在多肽链释放后，刺激Ⅰ类释放因子从核糖体中解离出来。

原核生物有三种释放因子：RF1、RF2、RF3。RF1识别UAA和UAG，RF2识别UAA和UGA。RF3为Ⅱ类释放因子，与核糖体的解体有关。真核生物的Ⅰ类和Ⅱ类释放因子分别只有一种，eRF1和eRF3

，eRF1可识别三种终止密码子。图5-15-1翻译终止图5-15-2翻译终止三、蛋白质的翻译后加工、修饰及定位

大多数由mRNA翻译出来的多肽链是没有功能的，这叫新生蛋白质或蛋白质前体，它们常要进行一系列翻译后的加工，才能成为具有功能的蛋白质。与翻译过程相比，蛋白产物的翻译后加工显得更加复杂。蛋白的成熟过程涉及信号肽的切除、多肽链内二硫键的正确形成、多肽链的正确折叠、某些氨基酸残基的修饰、寡聚体的形成等一系列翻译后的加工、修饰过程，这通常是在特定的细胞器或亚细胞结构中完成的。（一）翻译后的加工与修饰1、多肽链的水解切割两种方式：一种是切割反应，可能是从多肽链的两端或一端（N端fMet或Met）切除一段而产生缩短的活性蛋白如某些分泌型蛋白质、膜蛋白和一些细胞器膜上的蛋白质等。原核生物的肽链，其N端一般不保留fMet，由氨基肽酶（aminopeptidase）水解切除。也有少数肽链N端的fMet由脱甲酰酶（deformylase）去除甲酰基，而甲硫氨酸被保留下来。这样的蛋白质多肽链的N末端氨基酸就是甲硫氨酸在真核生物中，常在多肽链合成到一定长度（15~30个）时，其N端的甲硫氨酸被除去。（一）翻译后的加工与修饰1、多肽链的水解切割两种方式：另外一种是将多肽链切成一些不同的片段，从而使每个片段都有活性，脊椎动物肽类激素的合成属于这种加工方式。如在垂体中合成的阿黑皮素就是一种多蛋白，含有十种以上的不同肽类激素，这些激素由新多肽链的水解性切割而释放出来，成为有活性的蛋白质。图5-16多肽链的水解切割左：新生肽链在去掉N端一部分残基后变成有功能的蛋白质右：某些病毒或细菌合成无活性的多聚蛋白质切割为有功能的成熟蛋白2、内含肽的切除有些蛋白质存在有间隔序列——内含肽，类似于mRNA中的内含子，必须将它们去除．并将外显肽相互连接后，蛋白质才会表现出功能。多数内含肽长度在300~600个氨基酸之间，第一个内含肽，于1990年在酿酒酵母中发现，在细菌和低等真核生物的基因中都报道过内含肽的存在。

不同类型的加工多数是同时进行的，新生多肽进行折叠的同时被切割和修饰，蛋白质翻译后加工可能对于新生多肽链形成有正确三维构象的蛋白质是必需的。但有可能切割和化学修饰是发生在蛋白质折叠之后，这是将已折叠成型但无活性的蛋白转化为活性形式的一种调节机制。

3、二硫键的形成在mRNA分子上没有胱氨酸的密码子，而不少蛋白质分子中含有胱氨酸二硫键，有的还有多个。肽链内或两条肽链间的二硫键是在肽链形成后通过两个半胱氨酸的巯基氧化而形成的。二硫键的形成对于许多酶和蛋白质的活性是必需的。4、肽链的折叠

蛋白质一般具有三级结构才可行使其功能，分子量小的蛋白质可以自发折叠，复杂结构的蛋白质，其新生肽链是在分子伴侣(molecularchaperone)帮助下完成的。分子伴侣并不特异地决定一个蛋白质的三级结构，它们仅帮助蛋白质建立其正确结构，其中研究得较多的分子伴侣是热休克蛋白(heatshockportein，Hsp)Hsp70与Hsp40。5、特定氨基酸的修饰新生多肽链中的氨基酸只有21种。经过翻译后的修饰，可显著地增加氨基酸种类，从而形成具有活性的蛋白质。修饰作用：包括磷酸化(如核糖体蛋白质)、糖基化(如各种糖蛋白)、甲基化(如组蛋白、肌肉蛋白质)、乙酰化(如组蛋白)、羟基化(如胶原蛋白)和羧基化等。（二）蛋白质合成的抑制剂

蛋白质合成的抑制剂主要是一些抗生素，如嘌呤霉素、链霉素、四环素