De celkern
De celkern is een met een membraan omsloten organel dat in de meeste eukaryote cellen voorkomt. De kern is het grootste organel in de cel en bevat het grootste deel van de genetische informatie van de cel (mitochondriën bevatten ook DNA, mitochondriaal DNA genaamd, maar dit vormt slechts een klein percentage van het totale DNA-gehalte van de cel). De genetische informatie, die de informatie voor de structuur en de functie van het organisme bevat, is in het DNA gecodeerd in de vorm van genen. Een gen is een kort segment van het DNA dat informatie bevat voor het coderen van een RNA-molecule of een eiwitstreng. DNA in de celkern is georganiseerd in lange lineaire strengen die aan verschillende eiwitten zijn bevestigd. Deze eiwitten helpen het DNA op te rollen zodat het beter kan worden opgeslagen in de celkern. Bedenk hoe een touwtje strak opgerold raakt als je het ene uiteinde draait en het andere vasthoudt. Deze lange strengen van opgerold DNA en eiwitten worden chromosomen genoemd. Elk chromosoom bevat veel genen. De functie van de celkern is de integriteit van deze genen te handhaven en de activiteiten van de cel te controleren door de genexpressie te reguleren. Genexpressie is het proces waarbij de informatie in een gen wordt “gedecodeerd” door verschillende celmoleculen om een functioneel genproduct te produceren, zoals een eiwitmolecuul of een RNA-molecuul.
De mate van DNA-wikkeling bepaalt of de chromosoomstrengen kort en dik zijn of lang en dun. Tussen celdelingen is het DNA in chromosomen losser opgerold en vormt het lange, dunne strengen die chromatine worden genoemd. Voordat de cel zich deelt, rolt het chromatine zich vaster op en vormen chromosomen. Alleen chromosomen zijn duidelijk genoeg gekleurd om onder een microscoop te kunnen zien. Het woord chromosoom komt van het Griekse woord chroma (kleur), en soma (lichaam), vanwege zijn vermogen om sterk gekleurd te worden door kleurstoffen.
De kernomhulling
De kernomhulling is een dubbel membraan van de kern dat het genetisch materiaal omhult. Het scheidt de inhoud van de celkern van het cytoplasma. Het omhulsel van de kern bestaat uit twee lipide-bilagen, een binnenmembraan en een buitenmembraan. Het buitenmembraan is ononderbroken met het ruwe endoplasmatische reticulum. In het omhulsel van de kern bevinden zich vele kleine gaatjes die kernporiën worden genoemd. Deze kernporiën helpen bij het regelen van de uitwisseling van materialen (zoals RNA en eiwitten) tussen de kern en het cytoplasma.
De nucleolus
De kern van veel cellen bevat ook een niet-membraangebonden organel dat anucleolus wordt genoemd en dat in onderstaande figuur is afgebeeld. De nucleolus is voornamelijk betrokken bij de assemblage van ribosomen. Ribosomen zijn organellen die bestaan uit eiwitten en ribosomaal RNA (rRNA), en zij bouwen celproteïnen in het cytoplasma. De functie van het rRNA is een manier te bieden om de genetische boodschappen in een ander type RNA (mRNA genaamd) te decoderen in aminozuren. Nadat de ribosomen in de nucleolus zijn gemaakt, worden ze naar het cytoplasma geëxporteerd, waar ze de eiwitsynthese leiden.
De eukaryote celkern. Zichtbaar in dit diagram zijn de met ribosomen gevulde dubbele membranen van de celkernomhulling, het DNA (als chromatine), en de nucleolus. Binnen de celkern bevindt zich een viskeuze vloeistof, nucleoplasma genaamd, vergelijkbaar met het cytoplasma dat buiten de kern wordt aangetroffen. Het chromatine (dat normaal onzichtbaar is), is in deze figuur alleen zichtbaar om te laten zien dat het over de hele celkern is verspreid.