核糖體（Ribosome）是一個由 rRNA 和核糖體蛋白組成的巨大核糖核蛋白複合物，是轉譯的核心催化機器。Venki Ramakrishnan、Thomas Steitz 和 Ada Yonath 因解析核糖體的原子級晶體結構而獲得 2009 年諾貝爾化學獎，此成就深刻改變了我們對蛋白質合成的理解。
核糖體是核酶
Steitz 實驗室解析的 Haloarcula marismortui 50S 次單元結構（Ban et al., 2000, 2.4 Å）明確顯示 peptidyl transferase center（PTC）的催化核心完全由 23S rRNA 構成——最鄰近 PTC 的蛋白質距活性位點超過 18 Å。這證實核糖體是一個核酶（ribozyme），催化肽鍵形成的是 rRNA 而非蛋白質。從 RNA 世界假說的角度，核糖體被視為最古老的分子化石——原始生命中 RNA 可能同時擔任遺傳資訊載體和催化劑的角色，核糖體保留了這段演化記憶。
PTC 催化的分子機制涉及底物輔助催化（substrate-assisted catalysis）：P 位 tRNA 的 2'-OH 幫助定位水分子（或直接參與）促進 A 位 aminoacyl-tRNA 的 α-氨基親核攻擊 P 位 tRNA 的酯鍵碳，rRNA 主要提供精確的幾何定位而非化學催化。
轉譯的精確度保障
密碼子-反密碼子的配對辨識發生在小次單元的解碼中心（decoding center）。Ramakrishnan 實驗室（Ogle et al., 2001）揭示了解碼機制：正確的 codon-anticodon 配對會誘導 30S 的 A1492 和 A1493 殘基翻出螺旋、G530 從 syn 轉為 anti 構型，這些構型變化被小次單元「感測」後觸發 GTPase 活化，讓 EF-Tu 水解 GTP 釋放 aa-tRNA 進入 A 位。錯誤的配對無法誘導正確構型變化，因此被拒絕。此「誘導契合」（induced fit）機制加上動力學校正（kinetic proofreading，Hopfield, 1974）——兩步不可逆 GTP 水解——使轉譯的錯誤率降至約 10⁻³-10⁻⁴/密碼子。
轉位的分子馬達機制
EF-G（原核）/ eEF-2（真核）催化的轉位（translocation）是核糖體機械運動中最壯觀的步驟。Cryo-EM 研究（Frank & Gonzalez, 2010）揭示轉位涉及核糖體的棘輪運動（ratcheting）：小次單元相對於大次單元旋轉約 6°（intersubunit rotation），加上 30S head 的 swiveling，使 tRNA-mRNA 複合物移動一個密碼子的距離（~7 Å × 3 nt）。EF-G·GTP 的結合穩定旋轉態，GTP 水解驅動構型復位。
核糖體生物合成
真核核糖體生物合成是極度資源密集的過程——快速生長的酵母菌約 60% 的轉錄活性用於 rRNA 合成。核仁中 RNA Pol I 轉錄 47S 前驅 rRNA → 加工為 18S、5.8S、28S rRNA → 與 ~80 個核糖體蛋白和 ~200 個組裝因子（非核糖體蛋白，ribosome biogenesis factors）依序組裝 → 經核孔運出。組裝因子包括 snoRNPs（引導 rRNA 的 2'-O-甲基化和假尿嘧啶化）、RNA 螺旋酶、GTPase 和激酶。核糖體病（ribosomopathies），如 Diamond-Blackfan 貧血（RPS19 突變）和 Treacher Collins 症候群（TCOF1 突變），反映了核糖體生物合成缺陷的臨床後果——有趣的是，這些全身性的基因缺陷卻常造成組織特異性的表現型。