蛋白質(zhì)是承擔生命活動的主要功能分子，其生物合成又被稱為翻譯。翻譯是以mRNA為模板，在核糖體的作用下由tRNA將mRNA上的核苷酸序列轉(zhuǎn)換為氨基酸序列合成多肽鏈的過程。參與這一過程的主要是tRNA、rRNA以及mRNA，tRNA的作用是負載并轉(zhuǎn)移氨基酸，rRNA是與多種核糖體蛋白復合構(gòu)成核糖體作為翻譯多肽的場所，mRNA則是作為攜帶密碼子的信使，作為翻譯的模板。

mRNA

信使RNA的概念是在1961年被Jacob和Monod提出的，他們認為既然蛋白質(zhì)的合成是在細胞質(zhì)中而非在核中進行，那么就需要存在一種物質(zhì)來將核中的遺傳信息傳遞出來。并設計通過幾個實驗證明了這種物質(zhì)的存在，包括大腸桿菌乳糖代謝調(diào)控試驗、細菌的結(jié)合試驗以及密度梯度離心試驗。

首先他們通過大腸桿菌乳糖代謝調(diào)控試驗證明了β-半乳糖苷酶是一種在乳糖存在下，才表達的“誘導酶”。又通過細菌的結(jié)合試驗證明了指導該酶的合成與rRNA沒有直接關系，而是通過另一種壽命較短的物質(zhì)傳遞遺傳信息。最后，利用密度梯度離心實驗證明mRNA存在的同時，也將其與rRNA區(qū)分，證明rRNA是一種穩(wěn)定的核酸分子。即rRNA在翻譯時起閱讀密碼的作用，mRNA控制合成何種蛋白質(zhì)。

原核生物的mRNA直接在細胞質(zhì)中由DNA轉(zhuǎn)錄出，同時被翻譯為蛋白質(zhì)。而且原核生物的mRNA的壽命較短，只存在幾分鐘。真核生物的mRNA則是細胞核內(nèi)被合成，并剪接成為成熟的mRNA，進而進入細胞質(zhì)作為翻譯蛋白質(zhì)的模板。與原核生物不同，真核生物的mRNA更穩(wěn)定可以保留幾個小時。

對于原核生物來說，每個順反子（p1）的起始密碼子上游都有各自的核糖體結(jié)合位點-AGGAGGU-序列，稱為Shine-Dalgarno序列（SD序列）。所以原核生物可以用一條mRNA翻譯多種蛋白質(zhì)。

而對于真核生物（p2）來說，一條mRNA僅有第一個AUG上游存在一個用于核糖體掃描識別的信號序列CCACC，固真核生物一個轉(zhuǎn)錄物只能有一個順反子。

tRNA

在蛋白質(zhì)翻譯的過程中，tRNA起到連接mRNA與氨基酸的橋梁作用。并保證多肽上氨基酸的順序是按mRNA上密碼子的順序合成的。

tRNA在所有生物體內(nèi)結(jié)構(gòu)差別不大，具有很高的相似性、同源性。除了如脊椎動物線粒體的tRNA等少數(shù)例外，所有的tRNA都具有三葉草式的二級結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是tRNA功能的基礎。tRNA具有以下用以實現(xiàn)相關功能的結(jié)構(gòu)：

①3'端保守的CCU序列作為氨基酸的接受臂

②D環(huán)，用于與對應的氨基酰tRNA合成酶結(jié)合負載與自身匹配的氨基酸

③反密碼環(huán)，(34、35、36位)含有反密碼子，在翻譯期間與密碼子配對，實現(xiàn)對密碼子的識別功能

④TΨC環(huán)，與核糖體結(jié)合形成穩(wěn)定翻譯裝置的主要位置

二級結(jié)構(gòu)如圖4

tRNA的三葉草結(jié)構(gòu)僅是其二級結(jié)構(gòu)，其高級空間結(jié)構(gòu)為倒"L"型。在形成倒"L"型結(jié)構(gòu)的同時，tRNA的兩個環(huán)-D環(huán)與TΨC環(huán)在空間折疊時發(fā)生了堿基配對。其折疊方式如圖5、6所示。

在tRNA結(jié)構(gòu)中，連續(xù)的堿基配對會形成一定的堿基堆積力，有助于其空間結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定。

rRNA

核糖體是蛋白質(zhì)合成的主要場所，是一種在細胞中含量豐富，而且結(jié)構(gòu)復雜的RNA與蛋白質(zhì)的復合物。大腸桿菌中大約就含有兩萬個核糖體，而真核生物的細胞中核糖體的平均含量更多。核糖體可以在細胞質(zhì)中游離存在，在真核生物胞內(nèi)也可以與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合存在。

原核生物的核糖體較小，真核生物的核糖體略大。但他們都是由兩個大小不同的亞基組成的，這兩種亞基則是由幾種rRNA與蛋白質(zhì)組成的。大腸桿菌的核糖體是由30S的小亞基(其內(nèi)包含16SrRNA與21種蛋白質(zhì))與50S的大亞基(23S、5SrRNA與34種蛋白質(zhì))所組成的70S核糖體，而真核生物的80S核糖體是由40S的小亞基(33種蛋白質(zhì)和18SrRNA)與60S的大亞基(50種蛋白質(zhì)和28S、5.8S、5SrRNA)組成的。

真核生物與原核生物的核糖體的大亞基中都含有5SrRNA，這部分可以與tRNA中的TΨC環(huán)以氫鍵配對的方式穩(wěn)定氨基酰tRNA與核糖體的結(jié)合。

原核生物的16SrRNA與真核生物的18SrRNA高度相似，但因為兩者識別起始密碼子的機制不同，其結(jié)構(gòu)上也有一定區(qū)別。

完整的核糖體具有8個重要的結(jié)構(gòu)域和功能位點（p7），但總的來說核糖體具有兩個主要功能，一個是使tRNA、mRNA所合成蛋白質(zhì)相互協(xié)調(diào)，保證三者在合成中具有正確的相對位置。另一個功能是承擔催化翻譯中的一些關鍵化學反應，使翻譯能順利進行下去直至終止。?

完整的核糖體是在進行翻譯時利用胞內(nèi)的大亞基與小亞基臨時組裝的，在合成結(jié)束后重新解離分離進入胞質(zhì)，以供下次合成使用。