核糖体RNA（rRNA）是一类构成核糖体结构与催化核心的RNA；核糖体是负责合成蛋白质的分子机器。rRNA与核糖体蛋白共同组织翻译（生物学）所需的各种相互作用。与信使RNA不同，rRNA通常不会被翻译成蛋白质：RNA分子本身就是具有功能的产物。它是细胞中最丰富的分子之一，在活跃分裂的细菌中占总RNA的80%以上。(ncbi.nlm.nih.gov)
分子结构
核糖体RNA是由核苷酸组成的链，能够折叠成复杂的三维结构。其序列通过配对形成茎区和环区，彼此相距较远的区域之间也会发生相互作用。核糖体蛋白结合在这一折叠框架的各处，帮助稳定其结构。因此，rRNA并不只是供蛋白质酶发挥作用的支架：核糖体功能中心周围的大部分结构都由它构成。(pages.ucsd.edu)
每个核糖体都由一个小亚基和一个大亚基组成。两者的rRNA在大小和序列上有所不同，但其功能布局总体上高度保守。小亚基帮助解读mRNA携带的信息，大亚基则包含将氨基酸依次连接起来的位点。这些活动通过rRNA、核糖体蛋白和转运RNA之间的相互作用得到协调。(ncbi.nlm.nih.gov)
主要类型
在细菌中，典型的70S核糖体由含有16S rRNA的30S小亚基，以及含有23S和5S rRNA的50S大亚基组成。古菌通常具有相同的主要rRNA类型，但其核糖体蛋白和组装机制与细菌有所不同。(ncbi.nlm.nih.gov)
真核生物的细胞质核糖体通常为80S颗粒。其40S小亚基含有18S rRNA，60S大亚基含有5.8S、5S以及一种更大的RNA，后者在动物中通常称为28S rRNA，在出芽酵母中则称为25S rRNA。这些字母和数字表示以斯韦德伯格单位计量的沉降特性，而不是直接表示核苷酸链的长度。沉降系数既取决于颗粒的质量，也取决于其形状，而且不能简单相加：因此，30S和50S亚基组成的是70S核糖体，而不是80S颗粒。(ncbi.nlm.nih.gov)
这些分类描述的是常规核糖体，并未涵盖所有生物学变体。细胞器核糖体和特化核糖体在组成上可能存在显著差异，因此，理解某种rRNA的名称时，必须结合其所属生物及细胞环境。(doi.org)
在蛋白质合成中的作用
小亚基rRNA参与构成解码中心，mRNA上的密码子在此与tRNA匹配。细菌16S rRNA中的保守核苷酸会监测密码子与反密码子配对的几何构型。对正确配对的识别与构象变化相耦联，有助于选择正确的tRNA。因此，准确性依赖于协调有序的分子过程，而不只是互补序列彼此相遇。(rcsb.org)
大亚基rRNA构成肽酰转移酶中心，催化肽键的形成。在这一反应中，不断延长的肽链从一个tRNA转移到另一个tRNA所携带氨基酸的氨基上。原子分辨率的结构研究显示，该活性位点以RNA为核心，从而确立了核糖体作为核酶的性质。蛋白质对于核糖体的正常功能仍然必不可少，但它们并不能取代rRNA在这一催化中心的核心地位。(pages.ucsd.edu)
2000年，研究人员利用X射线晶体学研究古菌核糖体大亚基及其与底物类似物形成的复合物，为这一催化作用提供了决定性的结构证据。这些结构揭示了RNA和底物的位置与肽合成化学反应之间的联系。(pages.ucsd.edu)
合成、加工与组装
核糖体RNA由脱氧核糖核酸中的基因编码，并通过转录（生物学）产生。许多生物拥有这些基因的多个拷贝，以满足核糖体生产对大量rRNA的需求。新合成的rRNA通常需要经过加工，才能成为成熟核糖体亚基的一部分。(ncbi.nlm.nih.gov)
在真核生物中，RNA聚合酶I产生一种大型前体，其中包含18S、5.8S以及25S或28S rRNA的序列。通过切割和修剪，内部及外部间隔序列被去除。RNA聚合酶III则单独转录5S rRNA，后者随后加入正在组装的大亚基。这些合成和组装过程大多发生在核仁中。(ncbi.nlm.nih.gov)
加工过程还包括化学修饰。小核仁RNA与蛋白质结合，引导许多位点特异性修饰，包括核糖的甲基化，以及尿苷向假尿苷的转化。在成熟过程中，核糖体蛋白与前体RNA结合。随后，尚在成熟中的亚基离开细胞核，并在细胞质中完成最后的成熟步骤。(ncbi.nlm.nih.gov)
进化与分析意义
核糖体RNA序列是研究进化的重要工具，因为它们既包含保守的功能区，也包含在不同谱系之间有所变化的区域。对小亚基rRNA的比较帮助揭示了细菌与古菌之间的深层差异。卡尔·伍斯和乔治·福克斯在1977年的分析表明，当时被称为“古细菌”的生物是一个独立的主要谱系，而非普通细菌。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
在微生物分类学中，“16S rRNA测序”通常是指对编码16S rRNA的DNA基因进行测序，而不是直接对RNA分子测序。典型的群落调查先利用聚合酶链式反应扩增选定的基因区域，随后进行DNA测序，并将结果与参考序列进行比较。(nature.com)
对结果的解读存在一定局限。与全长基因相比，较短的可变区可能只能区分较少的分类单元；同一基因组内的不同拷贝也可能具有不同序列。基因拷贝数的差异还会使序列计数与生物丰度之间的关系变得复杂。因此，鉴定结果和丰度估计取决于所考察的区域、测序准确性、参考序列的覆盖范围，以及分析时如何处理这些差异。(nature.com)