翻译是指核糖体读取信使RNA（mRNA）的序列，将氨基酸组装成多肽的过程；多肽是构成蛋白质的链。翻译是基因表达的核心阶段之一，与以脱氧核糖核酸为模板合成RNA的转录不同。翻译利用转运RNA作为分子适配器，通过遗传密码，将以核苷酸形式记录的信息转换为氨基酸序列。其主要阶段包括起始、延伸和终止，随后翻译机器的各组成部分被回收，以供再次使用。(ncbi.nlm.nih.gov)
信息与分子机器
核糖体沿5′至3′方向读取mRNA，将连续的三个核苷酸作为一组进行解读，每一组称为一个密码子。在标准遗传密码中，61种密码子指定氨基酸，另外三种——UAA、UAG和UGA——通常发出终止信号。多个密码子可以指定同一种氨基酸。所选的起始位点确立了阅读框，决定后续核苷酸如何分组。破坏阅读框的插入或缺失可能改变整个下游蛋白质序列。(ncbi.nlm.nih.gov)
转运RNA（tRNA）将密码子识别与氨基酸递送联系起来。每个tRNA都具有一个可与相应mRNA密码子配对的反密码子，以及一个用于连接氨基酸的位点。氨酰-tRNA合成酶是一类利用三磷酸腺苷（ATP），将适当的氨基酸连接到对应tRNA上的酶。正确的氨酰化至关重要，因为解码过程通常检查的是密码子与反密码子之间的相互作用，而不是直接识别所连接的氨基酸。灵活的“摆动”配对使某些tRNA能够识别不止一种密码子。(ncbi.nlm.nih.gov)
核糖体由一个小亚基和一个大亚基组成，每个亚基都含有蛋白质和核糖体RNA（rRNA）。小亚基参与解码；大亚基则含有形成肽键的肽酰转移酶中心。这种催化活性依赖于rRNA，因此核糖体是一种核酶。细菌核糖体被标为70S，真核生物的细胞质核糖体则为80S；这些标记描述的是沉降特性，而不是可以相加的质量。(ncbi.nlm.nih.gov)
起始
起始过程将起始tRNA和起始密码子定位于核糖体的P位点，即肽酰位点。起始因子协调小亚基、mRNA和起始tRNA的组装；大亚基加入后，形成可进入延伸阶段的复合物。AUG是最常见的起始密码子，但也存在其他起始密码子。(ncbi.nlm.nih.gov)
在许多细菌中，起始密码子上游的夏因–达尔加诺序列与小亚基的rRNA配对，帮助核糖体定位。细菌的起始tRNA携带N-甲酰甲硫氨酸。在真核生物中，常见的途径则是在mRNA的5′端帽附近招募翻译起始机器。小亚基复合物向3′端扫描，直至识别到合适的起始密码子，并在此处以甲硫氨酸启动翻译。并非所有真核生物转录本都遵循这一路径：有些转录本能够在内部招募翻译机器，而无须经过常规的帽依赖性扫描。(ncbi.nlm.nih.gov)
延伸与终止
在延伸过程中，氨酰-tRNA在延伸因子和三磷酸鸟苷（GTP）的协助下进入核糖体的A位点，即氨酰位点。正确的密码子识别促进GTP水解，使tRNA就位。正在生长的肽链从P位点的tRNA转移到A位点tRNA所携带的氨基酸上，形成新的肽键。因此，多肽从氨基端向羧基端延伸。(ncbi.nlm.nih.gov)
随后发生易位，核糖体前进一个密码子的距离。携带肽链的tRNA移向P位点，已脱酰的tRNA则经过E位点，即出口位点，离开核糖体。延伸因子和GTP协助协调这些移动。反复进行的循环将解码与肽链延伸耦联起来，而动力学筛选步骤则减少了错误配对的tRNA被接纳的机会。(ncbi.nlm.nih.gov)
当正常的终止密码子进入A位点时，释放因子取代原本应进入的氨酰-tRNA，促进连接已完成多肽与其tRNA的化学键水解。随后的回收过程使核糖体各组分分离，并释放剩余的RNA分子，以供再次使用。多个核糖体可以同时翻译同一条mRNA，形成多聚核糖体。(ncbi.nlm.nih.gov)
细胞内定位与调控
在细菌中，同一条mRNA尚未转录完成，翻译就可以开始。在真核生物中，细胞核内的转录与细胞质中的翻译在空间上彼此分离。细胞质核糖体可以保持游离状态，也可以在合成许多分泌蛋白和膜蛋白时与内质网结合。线粒体和叶绿体拥有自身的翻译系统，用于合成由其自身基因组编码的蛋白质。某些细胞器的遗传密码与标准遗传密码不同。(ncbi.nlm.nih.gov)
翻译既受到整体层面的调控，也受到针对单个转录本的调控。起始因子活性的变化可以改变整体蛋白质合成水平，而与特定mRNA序列结合的蛋白质则可以选择性地抑制翻译起始。例如，铁响应蛋白通过铁蛋白mRNA前导区中的元件调控其翻译。对起始过程的控制使细胞无须先改变转录本的丰度，就能调整蛋白质的产量。当肽链仍在从核糖体中伸出时，蛋白质折叠也可能已经开始。(ncbi.nlm.nih.gov)
实验研究
核糖体测序通过对受核糖体保护、未被核酸酶消化的mRNA片段进行测序来研究翻译。将这些“足迹”定位到转录本上，可以识别正在被翻译的区域，并测量核糖体沿转录本的占据情况。结合mRNA丰度测量，这种方法能够揭示仅靠转录本测量无法捕捉的翻译活性差异。2009年的一项研究在出芽酵母中展示了具有核苷酸分辨率的全基因组核糖体测序，并记录了营养充足和饥饿条件下广泛存在的翻译调控。不过，核糖体占据情况仍需谨慎解读：足迹密度既反映核糖体的招募程度，也反映核糖体通过编码区的速度。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)