Курс «Молекулярные основы процессов жизнедеятельности»

УЧЕБНЫЙ ПЛАН КУРСА

№ газеты	Учебный материал
	Лекция № 1. Основные виды биополимеров
	Лекция № 2. Внутримолекулярные и межмолекулярные взаимодействия в биополимерах
	Лекция № 3. Нуклеиновые кислоты Контрольная работа № 1 (срок выполнения – до 15 ноября 2004 г.)
	Лекция № 4. Механизмы функционирования белков
	Лекция № 5. Генетический код Контрольная работа № 2 (срок выполнения – до 15 декабря 2004 г.)
	Лекция № 6. Биосинтез нуклеиновых кислот
	Лекция № 7. Предварительные этапы биосинтеза белка
	Лекция № 8. Биосинтез белка и его локализация в клетке
Итоговая работа – разработка урока. Итоговые работы, сопровождаемые справками из учебного заведения (актами о внедрении), должны быть направлены в Педагогический университет не позднее 28 февраля 2005 г.

Лекция № 8. Биосинтез белка и его локализация в клетке

Следующим этапом биосинтеза белка является удлинение полипептидной цепи, или элонгация . Для этого этапа характерно, что в P-участке (пептидильном участке) присутствует тРНК с растущим пептидом. Напомню, что в конце инициации там оказалась инициаторная тРНК, несущая метионин, антикодон которой связан с инициаторным кодоном AUG. А-участок (аминоацильный участок) при этом свободен, а напротив него на мРНК имеется определенный кодон, следующий за AUG.

Пусть, например, это будет кодон UUC, кодирующий фенилаланин. Из цитоплазмы в А-участок рибосомы входят различные тРНК, несущие аминокислоты. Если антикодон тРНК комплементарен кодону на мРНК, тРНК прочно свяжется в А-участке, если же не комплементарен, то быстро выйдет оттуда. В нашем случае в А-участке будет связана тРНК с антикодоном GAA, несущая фенилаланин.

Этот процесс дополнительно ускоряется, и точность его увеличивается благодаря участию белка, называемого фактором элонгации-1. Если в А-участке связана правильная тРНК, то он закрепляет ее там, используя энергию гидролиза молекулы ГТФ. После этого фактор элонгации-1, связанный с ГДФ, уходит из рибосомы, а тРНК с фенилаланином остается прочно связанной. Аминоацил-тРНК при этом будет связана с рибосомой тремя участками: антикодоновой петлей – с кодоном мРНК, средней частью – с малой субъединицей и концом, несущим аминокислоту, с большой субъединицей. Такое связывание очень прочно и аминоацил-тРНК практически уже не может освободиться из А-участка.

Теперь, когда инициаторная тРНК с метионином занимает P-участок, а вторая тРНК с фенилаланином прочно связалась в А-участке, их 3"-концы оказываются сближенными в районе пептидилтрансферазного центра рибосомы. Напомню, что этот центр осуществляет перенос пептидного остатка на аминогруппу аминоацил-тРНК. В данном случае пептидным остатком является остаток метионина, принесенной инициаторной тРНК. После такого переноса карбоксильная группа метионина образует пептидную связь с аминогруппой фенилаланина (рис. 1).

Важно отметить, что энергии, запасенной в связи метионина с тРНК, с большим избытком хватает на образование пептидной связи: энергия гидролиза связи аминокислоты с тРНК составляет около 30 кДж/моль, а энергия гидролиза пептидной связи всего 2 кДж/моль.

После переноса остатка фенилаланина в P-участке остается инициаторная тРНК, не связанная с аминокислотой, а в А-участке – фенилаланиновая тРНК, к 3"-концу которой присоединен дипептид метионилфенилаланин. Аминокислота, пришедшая в рибосому первой (метионин), оказывается на свободном N-конце пептида, а пришедшая второй (фенилаланин) – присоединенной к 3"-концу тРНК.

Такое положение компонентов не соответствует функциям связывающих центров рибосомы, поэтому энергетически выгодным становится перемещение отдельных компонентов в рибосоме. Косвенно оно обеспечено энергией расщепления связи метионина с тРНК. Это перемещение носит название стадии транслокации .

В искусственных системах биосинтеза белка in vitro оно может происходить самопроизвольно, но с низкой скоростью. По-видимому, у такого перемещения существует довольно высокий энергетический барьер, поэтому в живой клетке для ускорения этого процесса используется энергия еще одной макроэргической связи, которую приносит молекула ГТФ.

Сама рибосома не может использовать ГТФ, однако она имеет центр связывания вспомогательных белков. В транслокации участвует белок, называемый фактором элонгации-2. Используя энергию гидролиза ГТФ, он перемещает связанные с рибосомой компоненты. При этом тРНК, несущая пептид, занимает P-участок, вытесняя оттуда пустую тРНК. Эта тРНК покидает рибосому и может присоединить новую аминокислоту. Вместе с тРНК перемещается и мРНК, при этом связь мРНК с пептидил-тРНК сохраняется, и в P-участке оказывается тРНК, связанная с комплементарным ей кодоном. В А-участке же никакой тРНК не будет, а напротив него окажется следующий кодон мРНК.

Таким образом, повторяется ситуация, которая была в начале элонгации. Теперь в А-участок поступит следующая аминоацил-тРНК, антикодон которой комплементарен кодону в А-участке. Например, если в А-участке окажется кодон CCG, с ним свяжется тРНК с антикодоном CGG, несущая пролин, а если кодон UAC, то свяжется тРНК с антикодоном GUA, несущая тирозин. Так же, как и в случае с первой тРНК, несущей фенилаланин, этот процесс идет с участием фактора элонгации-1 и сопровождается гидролизом ГТФ.

Пусть кодон на мРНК будет UCG и в А-участке будет тРНК с антикодоном CGA. Принесенная этой тРНК аминокислота (серин) попадает в пептидилтрансферазный центр, который осуществляет перенос дипептида метионил-фенилаланина из P-участка на аминогруппу серина. В результате в А-участке окажется тРНК, несущая трипептид метионил-фенилаланил-серин, а в P-участке – свободная тРНК.

Как и после образования первой пептидной связи, такое состояние энергетически невыгодно, поэтому снова происходит транслокация с участием фактора элонгации-2, сопровождающаяся гидролизом ГТФ. После транслокации тРНК с трипептидом окажется в P-участке, а А-участок будет свободен, и весь процесс повторится.

Последовательность процессов присоединения аминоацил-тРНК к А-участку, образования пептидной связи и транслокации называется элонгационным циклом (рис. 2). Для протекания этого процесса не важна природа аминокислот, а необходима только комплементарность кодона на мРНК и антикодона тРНК. Таким образом, повторяя элонгационный цикл, рибосома может синтезировать любой белок, последовательность которого будет определяться только последовательностью нуклеотидов в мРНК. При этом пришедший первым остаток метионина всегда будет находиться на свободном N-конце синтезируемого пептида, а остаток аминокислоты, пришедший последним, окажется прикрепленным к 3"-концу тРНК.

Часто на одной мРНК последовательно друг за другом синтезируют белок несколько рибосом. Это позволяет более эффективно использовать мРНК и синтезировать в единицу времени больше белковых молекул. Такие структуры, состоящие из одной мРНК и нескольких работающих на ней рибосом, называются полисомами (рис. 3).

Образование каждой пептидной связи в рибосоме сопровождается гидролизом двух молекул ГТФ и, кроме того, рибосома использует энергию связи аминокислоты с тРНК, на образование которой было израсходовано две макроэргические связи АТФ. Таким образом, процесс биосинтеза белка с точки зрения энергетики очень расточителен: затрачивается около 120 кДж/моль образовавшихся связей, а полезная работа (включая энергию пептидной связи, транслокацию и уменьшение энтропии) составляет около 12 кДж/моль. Такой большой расход энергии обеспечивает высокую скорость протекания процесса биосинтеза белка и его устойчивость к воздействию различных неблагоприятных факторов.

Процесс элонгации продолжается до тех пор, пока в А-участок не попадет стоп-кодон, для которого в клетке нет тРНК с комплементарным кодоном. Напомним, что стоп-кодонами являются кодоны UAA, UAG, UGA. На этих кодонах процесс элонгации останавливается и начинается завершающий этап биосинтеза белка, называемый терминацией.

В действие вступают вспомогательные белки, называемые факторами терминации . У эукариот такой фактор один, а у прокариот – несколько. Эти белки узнают стоп-кодоны и связываются в рибосоме вместо тРНК в А-участке. При этом они подставляют в пептидилтрансферазный центр рибосомы молекулу воды, на которую и переносится синтезированный пептид, т.е. происходит гидролиз связи синтезированного пептида с тРНК.

Это приводит к тому, что освободившаяся тРНК покидает рибосому, а образовавшийся пептид освобождается и начинает самостоятельное существование. Рибосома обычно диссоциирует на субъединицы и освобождает мРНК. Однако у прокариот на полицистронных матрицах часто рибосома, продвинувшись по мРНК до начала участка, кодирующего следующий белок, инициирует синтез на той же мРНК.

Пептид, синтезируемый рибосомой, часто уже в процессе биосинтеза приобретает свойственную ему вторичную и третичную структуру и может проявлять свою биологическую активность. В других случаях белок принимает свойственную ему конформацию, только освободившись из рибосомы. Третья группа белков требует для своего правильного сворачивания вспомогательных белков, называемых шаперонами.

Однако часто образованный на рибосоме пептид не активен. Для образования активного белка часто требуется его последующая модификация. Этот процесс получил название созревания белка . Он может включать в себя различные процессы.

Во-первых, почти всегда от белка отщепляется первый остаток метионина, с которого начинался его синтез. Часто кроме него отщепляется еще несколько аминокислот. Иногда выщепляются участки из середины полипептидной цепи, тогда готовый белок, синтезированный в виде одной полипептидной цепочки на одной мРНК, превращается в белок, состоящий из двух субъединиц. Кроме того, могут происходить химические модификации отдельных аминокислотных остатков.

Наиболее частые модификации – присоединение фосфорной кислоты к остаткам серина, треонина и тирозина, метилирование аминогрупп лизина и гистидина, окисление пролина. Но наиболее заметными модификациями белков является их гликозилирование, т.е. присоединение к ним моно- или олигосахаридов.

Особенно часто такие модификации встречаются у белков эукариот. В некоторых случаях масса присоединенных углеводных остатков сравнима с массой самого белка. В наибольшей степени гликозилированы белки, находящиеся на поверхности клеток или выделяемые клетками в окружающую среду. Такая модификация делает белок более устойчивым к различным денатурирующим факторам и действию протеолитических ферментов. Кроме того, углеводные группы на поверхностных белках клеток играют важную роль в межклеточном узнавании.

Следует отдельно остановиться на синтезе белков клеточных органелл и мембран. Такие белки не могут образовываться в цитоплазме, т.к. они нерастворимы и образовали бы агрегаты. Поэтому в мРНК для таких белков закодирована специальная аминокислотная последовательность, называемая сигнальным пептидом. Она располагается на N-конце белка, т.е. синтезируется первой. Как только сигнальный пептид высунется из рибосомы, с ним связывается специальный комплекс РНК и белков, называемый SRP-частицей. Эта частица связывается также и с рибосомой, не давая ей синтезировать белок дальше.

Затем комплекс «рибосома-SRP-частица» находит в мембранах эндоплазматического ретикулума специальный белковый комплекс, который имеет высокое сродство к рибосоме и сигнальному пептиду. Он вытесняет SRP-частицу и связывает рибосому таким образом, что синтезируемый пептид по специальному каналу проходит внутрь мембраны. Если синтезируется мембранный белок, то он в процессе синтеза встраивается в мембрану. Если же синтезируемый белок должен попасть внутрь органеллы или выйти из клетки, то он проходит по каналу на другую строну мембраны.

После того, как сигнальный пептид прошел сквозь мембрану, он расщепляется. Оставшийся белок обычно гликозилируется, а если это мембранный белок, к нему часто присоединяются остатки жирных кислот или углеводородные радикалы.

Для разной локализации в клетке существуют разные сигнальные последовательности. Связывающие рибосомы комплексы на мембранах эндоплазматического ретикулума обычно концентрируются в определенных участках мембраны. К этим участкам присоединяется одновременно большое число рибосом. В электронном микроскопе такие участки мембран выглядят как шероховатый ретикулум.

Несмотря на общность механизмов биосинтеза белка у разных организмов, надо отметить, что рибосомы и другие компоненты белоксинтезирующего аппарата несколько отличаются у прокариот и эукариот. На этом основано специфическое ингибирование биосинтеза белка у бактерий под действием некоторых веществ, прежде всего антибиотиков. Примерно половина всех известных антибактериальных антибиотиков действует на рибосомы бактерий и не действует на рибосомы животных. К таким антибиотикам относятся тетрациклин, хлорамфеникол (левомицетин), эритромицин и многие другие.

Вопросы для самостоятельной работы

1. Какие взаимодействия удерживают аминоацил-тРНК в А-участке?

2. Откуда берется и на что расходуется энергия в процессе биосинтеза белка? Каков коэффициент полезного действия этого процесса?

3. Какие белковые факторы участвуют в биосинтезе белка? Каковы их функции?

4. Что такое созревание белка?

5. Где происходит синтез мембранных белков?

6. Что определяет локализацию синтезированного белка в клетке?

Литература

Спирин А.С. Принципы функционирования рибосом // Соросовский Образовательный Журнал. 1999. №4. С. 2–9.

Спирин А.С. Биосинтез белка: элонгация полипептида и терминация трансляции // Соросовский Образовательный Журнал. 1999. № 6. С. 2–7.

Итговая работа

Подготовьте материалы для проведения урока по одной из следующих тем.

1. Строение и функции белков.

2. Строение и биосинтез нуклеиновых кислот.

3. Матричный синтез биополимеров. Генетический код.

4. Биосинтез белка на рибосоме.

Материалы должны содержать лекцию (на 25–30 мин), контрольные вопросы для устного ответа учащихся на уроке и тесты (5–8 с одним правильным вариантом ответа и 3–5 с несколькими правильными вариантами ответов) для письменной проверки знаний всех учащихся класса.

Работа должна быть отпечатана на компьютере или пишущей машинке на стандартных листах формата А4. Стиль изложения свободный. Объем материала не ограничен.

Итоговая работа должна быть отправлена в «Педагогический университет» не позднее 28 февраля 2005 г.

Под трансляцией в биологии понимают синтез из аминокислот полипептидов , который протекает в цитоплазме на рибосомах при участии 1) мРНК в качестве матрицы, 2) тРНК в качестве переносчика аминокислот, а также 3) ряда белковых факторов , выполняющих каталитическую функцию на разных этапах процесса. Трансляция протекает в клетках всех живых организмов, это фундаментальный процесс живой природы.

С информационной точки зрения трансляцию можно определить как механизм перевода последовательности триплетов мРНК в последовательность аминокислот белка.

Функция рибосом состоит в удерживании в нужном положении мРНК, тРНК и белковых факторов до тех пор, пока не произойдет определенная химическая реакция. Чаще всего это образование пептидной связи между соседними аминокислотами.

Трансляция и биосинтез белк а обычно означают одно и то же. Однако, когда говорят о биосинтезе белка, то нередко в него включают посттрансляционные модификации полипептидов (приобретение ими вторичной, третичной и четверичной структур), а также иногда могут включать процесс транскрипции. С этой точки зрения трансляция рассматривается как важный этап в биосинтезе белков.

Процесс трансляции у эукариот и прокариот имеет ряд отличий, в основном связанный с разнообразием и активностью белковых факторов.

На одной цепочке мРНК может находится несколько рибосом, образуя полисому . При этом сразу происходит синтез нескольких идентичных полипептидов (но каждый находится на своей стадии синтеза).

Синтез одного белка обычно длится несколько секунд.

Аминокислоты, из которых синтезируется полипептид, обязательно проходят стадию активации. Сам же процесс трансляции включает три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.

Процесс трансляции обладает свойством специфичности. Во-первых, определенным кодонам мРНК соответствуют свои тРНК. Во вторых, аминокислоты присоединяются только к «своим» тРНК.

Активация аминокислот

Активация аминокислот необходима, так как только в таком состоянии они способны соединяться с тРНК и позже образовывать между собой пептидные связи.

В цитоплазме клеток всегда находятся свободные (не соединенные с другими веществами) аминокислоты. Специфичные ферменты в присутствии АТФ преобразуют аминокислоту в аминоациладенилат , который уже способен соединяться с тРНК.

Существует класс ферментов – аминоацил-тРНК-синтетаз ы , – которые активируют аминокислоты, используя при этом энергию АТФ. Каждая аминокислота активируется своим ферментом, после чего присоединяется только к своей тРНК. Образуется комплекс аминокислоты с тРНК – аминоацил-тРНК (аа-тРНК) .

Инициация трансляции

Инициация трансляции включает следующие последовательно протекающие при участии факторов инициации этапы:

Присоединение 5"-конца мРНК к малой субъединице рибосомы. При этом стартовый кодон (AUG) размещается в недостроенном (из-за отсутствия большой субъединицы) P-сайте рибосомы.

Комплекс аа-тРНК с соответствующим антикодоном присоединяется к стартовому кодону мРНК. У эукариот кодон AUG кодирует аминокислоту метионин, у прокариот - формил-метионин. Позже эти стартовые аминокислоты вырезаются из готового полипептида.

Происходит объединение субъединиц рибосом, в результате чего достраиваются их P- и A-сайты.

Схема строения рибосомы (A, P, E - участки-сайты для молекул тРНК)

Таким образом, на этапе инициации происходит распознавание рибосомой стартового кодона и подготовка к началу синтеза.

Образующаяся связь между рибосомой и мРНК обратима, мРНК после синтеза полипептида может быть отсоединена от рибосомы. В последствии мРНК используется еще раз или разрушается специальными ферментами.

Стартовый кодон AUG отличается от других таких же кодонов в середине мРНК тем, что перед ним находится кэп и определенные нуклеотидные последовательности. Именно благодаря им AUG распознается как стартовый. (Это касается в основном эукариот.)

Элонгация трансляции

На этом этапе происходит непосредственный синтез полипептидной цепочки. Процесс элонгации состоит из множества циклов. Один цикл элонгации - это присоединение одной аминокислоты к растущей полипептидной цепочке.

Уже на этапе инициации P-сайт рибосомы оказывается занятым первой тРНК, несущей аминокислоту метионин. В первом цикле элонгации в A-сайт рибосомы заходит второй комплекс aa-тРНК. Это будет та тРНК, чей антикодон комплементарен следующему (за стартовым AUG) кодону.

A(аминоацил)- и P(пептидил)-сайты располагают комплексы аа-тРНК так, что между аминокислотами протекает химическая реакция, и образуется пептидная связь.

После этого первая (находящаяся в P-сайте) тРНК освобождается от своей аминокислоты. В результате последняя оказывается связанной только со второй аминокислотой пептидной связью. Вторая аминокислота связана со второй тРНК, находящейся в A-сайте.

Рибосома перемещается по нити мРНК на один триплет. При этом первая т-РНК оказывается в E-сайте (exit) рибосомы, после чего покидает ее. Вторая т-РНК, связанная с двумя аминокислотами, переходит в P-сайт. A-сайт освобождается для поступления третьего комплекса аа-тРНК.

Следующие циклы элонгации протекают аналогично первому. Когда A-сайт освобождается, в него может зайти аа-тРНК, чей антикодон комплементарен кодону мРНК, находящемся в этот момент в A-сайте.

Терминация трансляции

Терминация - это завершения синтеза полипептидной цепочки и ее отделение. Терминация наступает, когда рибосома встречает один из терминирующих кодонов (UAA, UAG, UGA), для которых не существует своих тРНК. Эти участки мРНК распознаются специальными белками - факторами терминации .

В ходе трансляции записанная на мРНК в виде последовательности нуклеотидных оснований информация преобразуется в последовательность аминокислот. Процесс этот протекает на рибосомах, и для его успешной реализации необходим еще один тип РНК - короткие транспортные РНК (тРНК). Каждая молекула тРНК имеет определенную пространственную конфигурацию, несколько напоминающую листок клевера.

В центре молекулы (на верхушке среднего «листка клевера») располагается триплет - антикодон , способный спариваться с комплементарным ему триплетом (кодоном) мРНК. Триплет на конце тРНК может образовывать ковалентную связь со специфической аминокислотой. В клетке существуют тРНК с разными антикодонами, соответственно, способные связываться с каждой из аминокислот, необходимых для синтеза белка.

Сама рибосома представляет собой сложную биохимическую систему, предназначенную для синтеза белка в соответствии с инструкциями, записанными в структуре мРНК. Сначала рибосома связывается с мРНК, а вслед за этим к комплексу мРНК-рибосома присоединяется несущая аминокислоту тРНК, антикодон которой комплементарен первому кодону мРНК. Затем рядом с первой тРНК присоединяется вторая с антикодоном, комплементарным второму кодону мРНК, и т. д. Специальный фермент связывает между собой две аминокислоты, доставленные этими двумя тРНК, которые пока еще остаются присоединенными к комплексу. После этого первая тРНК покидает рибосому, чтобы присоединить новую молекулу соответствующей ей аминокислоты. Тем временем рибосома продвигается вдоль мРНК и вторая тРНК с присоединенной к ней аминокислотой занимает место первой. Все это повторяется многократно до тех пор, пока рибосома не дойдет до стоп-кодона на мРНК, которым заканчивается любой структурный ген. Достигнув его, рибосома и вновь синтезированный белок отсоединяются от мРНК и переходят в цитоплазму клетки.

К одной молекуле мРНК прикрепляется обычно много рибосом, которые, продвигаясь вдоль нее, транслируют кодон за кодоном новые молекулы белка. Такая структура получила название полисома . Рибосомы работают очень эффективно: за 1 с в организме человека синтезируется 5 · 10 14 молекул гемоглобина - белка с уникальной последовательностью из 574 аминокислот.

Процесс биосинтеза белка - один из самых энергоемких в реакциях пластического обмена клетки. На образование одной пептидной связи в синтезируемом белке расходуется четыре молекулы АТФ - две при присоединении аминокислоты к тРНК и две непосредственно на рибосоме.

Аминокислоты способны соединяться между собой связями, которые называются пептидными , при этом образуется полимерная молекула. Если количество аминокислот не превышает 10, то новое соединение называется пептид ; если от 10 до 40 аминокислот – полипептид , если более 40 аминокислот – белок .

Пептидная связь – это связь между α-карбоксильной группой одной аминокислоты и α-аминогруппой другой аминокислоты.

Образование пептидной связи

При необходимости назвать пептид ко всем названиям аминокислот добавляют суффикс "-ил", только последняя аминокислота сохраняет свое название неизменным. Например, аланил -серил -триптофан или γ-глутаминил -цистеинил -глици н (по-другому называемый глутатион ).

К свойствам пептидной связи относятся:

1. Копланарность

Все атомы, входящие в пептидную группу находятся в одной плоскости, при этом атомы "Н" и "О" расположены по разные стороны от пептидной связи.

2.Транс-положение заместителей

Радикалы аминокислот по отношению к оси пептидной C-N -связи находятся по "разные" стороны, в транс-положении.

3. Две равнозначные формы

Пептидная связь находится в кетоформе и енольной форме.

4. Способность к образованию водородных связей.

Атомы кислорода и водорода, входящие в пептидную группу, обладают способностью образовывать водородные связи с атомами кислорода и водорода других пептидных групп.

5. Пептидная связь имеет частично характер двойной связи.

Длина пептидной связи меньше, чем одинарной связи, она является жесткой структурой, и вращение вокруг нее затруднено. Но так как, кроме пептидной, в белке есть и другие связи, цепочка аминокислот способна вращаться вокруг основной оси, что придает белкам различную конформацию (пространственное расположение атомов).

Элонгация, образование пептидной связи (реакция транспептидации). Транслокация. Транслоказа. Терминация. Роль белковых факторов на каждой из стадий трансляции

По завершении инициации рибосома располагается на мРНК таким образом, что в Р-центре находится инициирующий кодон AUG с присоединённой к нему Мет-тРНКшМет, а в А- центре - триплет, кодирующий включение первой аминокислоты синтезируемого белка. Далее начинается самый продолжительный этап белкового синтеза - элонгация, в ходе которого рибосома с помощью аа-тРНК последовательно "читает" мРНК в виде триплетов нуклеоти-дов, следующих за инициирующим кодоном в направлении от 5" к 3"-концу, наращивая полипептидную цепочку за счёт последовательного присоединения аминокислот.

Включение каждой аминокислоты в белок происходит в 3 стадии, в ходе которых: 1)аа-тРНК каждой входящей в белок аминокислоты связывается с А-центром рибосомы; 2)пептид от пептидил-тРНК, находящейся в Р-центре, присоединяется к б-NH2-гpyппe аминоацильного остатка аа-тРНК А-центра с образованием новой пептидной связи; 3)удлинённая на один аминокислотный остаток пептидил-тРНК перемещается из А-центра в Р-центр в результате транслокации рибосомы.

Связывание аминоацил-тРНК в А-центре. Кодон мРНК, располагающийся в А-центре рядом с инициирующим кодоном, определяет природу аа1тРНКaa1, которая будет включена в А-центр. аа1тРНКaa1 взаимодействует с рибосомой в виде тройного комплекса, состоящего из фактора элонгации EF-1, аа1тРНКaa1 и ГТФ. Комплекс эффективно взаимодействует с рибосомой лишь в том случае, если антикодон аа-тРНКaa1 комплементарен и антипараллелен ко-дону мРНК в А-центре. Включение аа-тРНКaa1 в рибосому происходит за счёт энергии гидролиза ГТФ до ГДФ и неорганического фосфата. Образование пептидной связи происходит сразу же после отщепления комплекса EF-1 и ГДФ от рибосомы. Эта стадия процесса получила название реакции транспептидации

В ходе этой реакции остаток метионина Мет-тРНКIМет связывается с a-аминогруппой первой аминокислоты, присоединённой к тРНКaa1 и расположенной в А-центре, образуется первая пептидная связь.

Транслокация - третья стадия элонгации. К рибосоме присоединяется фактор элонгации EF-2 и за счёт энергии ГТФ продвигает рибосому по мРНК на один кодон к 3"-концу. В результате дипептидил-тРНК, которая не меняет своего положения относительно мРНК, из А-центра перемещается в Р-центр. Свободная от метионина тРНКiМет покидает рибосому, а в область А-центра попадает следующий кодон.

По завершении третьей стадии элонгации рибосома в Р-центре имеет дипептидил-тРНК, а в А-центр попадает триплет, кодирующий включение в полипептидную цепь второй аминокислоты. Начинается следующий цикл стадии элонгации, в ходе которого на рибосоме снова проходят вышеописанные события. Повторение таких циклов по числу смысловых кодонов мРНК завершает весь этап элонгации.

Терминация трансляции наступает в том случае, когда в А-центр рибосомы попадает один из стоп-кодонов: UAG, UAA или UGA. Для стоп-кодонов нет соответствующих тРНК. Вместо этого к рибосоме присоединяются 2 белковых высвобождающих фактора RF или фактора терминации. Один из них с помощью пептидилтрансферазного центра катализирует гидролитическое отщепление синтезированного пептида от тРНК. Другой за счёт энергии гидролиза ГТФ вызывает диссоциацию рибосомы на субъединицы

Таким образом, матричная природа процесса трансляции проявляется в том, что последовательность поступления аминоацил-тРНК в рибосому для синтеза белка строго детерминирована мРНК, т.е. порядок расположения кодонов вдоль цепи мРНК однозначно задаёт структуру синтезируемого белка. Рибосома сканирует цепь мРНК в виде триплетов и последовательно отбирает из окружающей среды "нужные" аа-тРНК, освобождая в ходе элонгации деацилированные тРНК.

Малая и большая субъединицы рибосомы в процессе трансляции выполняют разные функции: малая субъединица присоединяет мРНК и декодирует информацию с помощью тРНК и механизма транслокации, а большая субъединица ответственна за образование пептидных связей.