蛋白质合成的肽链延伸涉及四个重复的步骤∶ ①氨酰tRNA进入核糖体的A位点； ②肽键形成； ③转位; ④脱氨酰tRNA释放。上述四步的循环，使肽链不断延长。在整个过程中，需要GTP和一些延长因子的参与。 ①氨酰-tRNA进入A位由于起始tRNA占据P位点，核糖体开始接受第二个氨酰-tRNA进入A位点，此即为延伸的第一步。第二个氨酰-tRNA在进入A位点之前，必须与结合有GTP的蛋白延伸因子结合(原核细胞中延伸因子是Tu，真核生物则是eEF1)。Tu起传递作用，即将氨酰-tRNA传递给核糖体。虽然任何氨酰-tRNA-Tu-GTP都有可能进入A位，但只有反密码子与A位点密码子相匹配的tRNA才允许进入A位。一旦合适的氨酰-tRNA-Tu-GTP同A位点的密码子结合，GTP水解，Tu-GDP被释放。 ②肽键形成当核糖体的P位和A位都有tRNA占据时，进入核糖体的两个氨基酸是分开的，所以延伸反应的第二步是两个氨基酸相互作用，通过肽键的形成将两个氨基酸结合起来。即由A位的aa-tRNA上氨基酸的氨基与P位aa-tRNA上氨基酸的羧基间形成肽键，使P位的tRNA卸去氨基酸，而A位上的tRNA形成了二肽。肽键的形成是自动发生的，不需要额外的能量。这一反应是由肽酰转移酶(peptidyltransferase)催化的，该酶是核糖体大亚基的组成成份。多年来一直认为肽酰转移酶是组成50S亚基的一种蛋白，现在已经清楚，它是构成核糖体的RNA，是核酶。 ③转位(translocation)当形成了第一个肽键时，A位点上的tRNA分子的一端仍然与mRNA的密码子结合，而另一端与肽结合.此时P位点上的tRNA没有氨基酸的结合。接下来进入延伸反应的第三步:转位，即核糖体沿着mRNA从5＇→3＇方向移动三个核苷酸(一个密码子)，在此过程中，A位的tRNA-二肽移到P位，而P位的tRNA则进入E位点。转位需要另一个GTP结合的延伸因子的参与(原核生物是延伸因子G，真核生物是延伸因子eEF2)。GTP水解释放的能量转变成机械能，将核糖体沿着mRNA移动大约1nm。 ④脱氨酰tRNA的释放延伸反应的最后一步是脱氨酰tRNA离开核糖体的E位点。一旦肽酰tRNA转位到P位，A位点再次开放，接受下一个aa-tRNA。在这种情况下，进入的氨酰-tRNA的反密码子必须与第三个密码子互补，开始下一个循环。在蛋白质合成的延伸反应中，每一次循环至少水解两分子的GTP，耗时二十分之一秒，速度之快是惊人的。
