El término núcleo tiene diferentes usos y significados. Podría decirse que es el componente principal o esencial de algo, a lo que se agregan o combinan otros elementos para formar un todo. El concepto de núcleo celular, por otro lado, se llama organelo membranoso que se ha colocado en el centro de las células eucariotas.
Su gran importancia sucede porque contiene la mayor parte del material genético de la célula y está organizada en muchas moléculas lineales de ADN, de considerable longitud, y que forman complejos que tienen una gran variedad de proteínas, como el caso de las histonas que son unos que forman los cromosomas. El conjunto de genes de los cromosomas antes mencionados se llama genoma nuclear. Este fue el primer orgánulo que la ciencia descubriría, el antecedente más antiguo que uno tiene de él se debe al científico holandés Anton van Leeuwenhoek, quien sería un pionero en las observaciones microscópicas y después de uno de ellos dejó el organelo inmortalizado en un dibujo, allá por el siglo diecisiete. Más precisamente observado a través de uno de los microscopios que hicieron un agujero, que sería el núcleo claro, en los eritrocitos del salmón.
De igual manera que la membrana celular, la envoltura nuclear consiste en fosfolípidos que forman una bicapa lipídica. La envoltura ayuda a mantener la forma del núcleo y ayuda a regular el flujo de moléculas dentro y fuera del núcleo a través de los poros nucleares. La envoltura nuclear está conectada al retículo endoplásmico (RE) de tal forma que el compartimento interno de la envoltura nuclear es continuo con la luz del ER.
El núcleo es el orgánulo que alberga los cromosomas. Los cromosomas consisten en ADN, que contiene información sobre la herencia e instrucciones para el crecimiento, desarrollo y reproducción celular. Cuando una célula está «en reposo», es decir, no se divide, los cromosomas están organizados en largas estructuras enmarañadas llamadas cromatina y no en cromosomas individuales, como normalmente pensamos en ellas.
El núcleo dirige las actividades de la célula y en ella tienen lugar procesos importantes como la autoduplicación o replicación del ADN, antes de comenzar la división celular, y la transcripción o producción de diferentes tipos de ARN, que servirán para la síntesis de proteínas. El ARN mensajero (ARNm), por ejemplo, se sintetiza de acuerdo con las instrucciones contenidas en el ADN y deja el núcleo a través de los poros. El núcleo cambia su apariencia durante el ciclo celular y desaparece como tal. Por lo tanto, se describe el núcleo en la interfaz durante el cual se pueden ver las siguientes partes en su estructura:
- El envolvente nuclear: se encuentra formada por dos membranas (una externa y otra interna) concéntricas perforadas por poros nucleares. A través de estos, el transporte de moléculas tiene lugar entre el núcleo y el citoplasma. La membrana interna contiene proteínas específicas que actúan como sitios de unión de láminas nucleares que la soportan.
- El nucleoplasma, que es el entorno interno del núcleo donde se encuentran el resto de los componentes nucleares.
- La cromatina, que consiste en ADN y proteínas, aparece durante la interfaz; pero cuando la célula entra en división, la cromatina se organiza en estructuras individuales que son cromosomas.