Клетки всех эукариот содержат ядро, кроме эритроцитов млекопитающих.
В некоторых клетках имеются два и более ядер, но, как правило, клетка содержит только одно ядро, которое принимает форму шара или яйца. Оно отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой — кариолеммой, состоящей из двух мембран: наружной и внутренней. Между ними находится узкое пространство, заполненное полужидким веществом. Через множество пор в ядерной оболочке происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой, выход информационной РНК в цитоплазму.
Внешняя мембрана обычно усеяна рибосомами, синтезирующими белок. Под ядерной оболочкой находится кариоплазма — ядерный сок, в который поступают вещества из цитоплазмы. В кариоплазме выделяют ядрышко, матрикс и хроматин.
Ядрышко — это округлая структура внутри ядра, в которой происходит формирование рибосом.
Матрикс — это гомогенная или мелкозернистая часть кариоплазмы, содержащая взвешенные в воде ферменты, низкомолекулярные органические и неорганические вещества, рибонуклеиновые кислоты. Матрикс осуществляет транспорт веществ, ферментативные процессы, анаэробный гликолиз. По химическому составу низкомолекулярных веществ матрикс ядра приближается к матриксу цитоплазмы, так как через кариолемму эти вещества диффундируют свободно, но значительно отличается по высокомолекулярным полимерным соединениям.
Хроматин — это вещество различной электронной плотности, в состав которого входят рибонуклеиновые кислоты и взаимодействующие с ними белки. Совокупность хромосом, содержащихся в хроматине, называют хромосомным набором. Число хромосом в соматических клетках диплоидное (2n), в отличие от половых клеток, имеющих гаплоидный набор хромосом (n).
Важнейшая функция ядра — это сохранение генетической информации. При делении клетки ядро также делится надвое, а находящаяся в нем ДНК копируется (реплицируется). Благодаря этому у всех дочерних клеток также имеются ядра.
Ядро при световой микроскопии хорошо заметно даже при малом увеличении клеток, которые в момент исследования не находятся в процессе деления. Ядро располагается в основном в центральной части клетки.
Ядрышко и хроматин при световых методах исследования окрашены более интенсивно, так как накапливают основные красители, что позволяет увидеть их на фоне более светлого матрикса ядра. В зависимости от степени упаковки хроматина и конденсации ядрышка ядра могут быть светлыми и темными. При электронной микроскопии на хроматине и ядрышке осаждаются тяжелые металлы (свинец, осмий), что приводит к тому, что они плохо пропускают (или не пропускают) пучки электронов и поэтому выглядят темными на фотографиях (электронно-плотные, или электронно-темные).
Несмотря на то, что в интерфазу ядра содержат одни и те же основные компоненты, в разных типах клеток они выглядят неодинаково. В некоторых клетках ядра очень мелкие и их содержимое упаковано так плотно, что при световой микроскопии невозможно рассмотреть все составляющие кариоплазмы. Другие ядра крупные, светлые, нередко с хорошо развитым ядрышком (или несколькими ядрышками). Темные ядра часто можно видеть в мелких, иногда в функционально неактивных, малодифференцированных (стволовых, матричных) клетках.
Размеры ядра по-разному соотносятся с размерами цитоплазмы. Встречаются клетки, в которых ядра занимают большой объем, а цитоплазма узким ободком охватывает ядро. В других клетках, наоборот, основной объем клетки представлен цитоплазмой. Отношение объема ядра к объему цитоплазмы называется ядерно-цитоплазматическим. Если этот показатель выше единицы, то в клетке больший объем занимает цитоплазма и наоборот. Высокое ядерно-цитоплазматическое отношение характерно для малодифференцированных, быстро делящихся клеток. Крупные зрелые клетки обычно имеют низкое ядерно-цитоплазматическое отношение.
Ядра клеток могут быть различной формы: округлые, продолговатые (овальные), вытянутые, иногда разделенные перетяжками (сегментарные), лопастные и уплощенные. Большинство ядер округлые.
Нередко ядерная оболочка формирует впячивания (инвагинации) цитоплазмы, незаметные при световой микроскопии. Такие впячивания значительно увеличивают площадь поверхности ядерной оболочки, что характерно для ядер, интенсивно синтезирующих РНК и рибосомы.
Удлиненные и овальные ядра находятся в клетках удлиненной, цилиндрической или призматической форм. Плоские клетки обычно имеют ядра уплощенной формы. Если смотреть на них сверху, то они округлые. Ядра как бы распластаны по поверхности и в поперечном разрезе имеют очень небольшую толщину.
Сегментированные ядра образуются при сморщивании ядра в старых и некоторых специализированных клетках, например в нейтрофильных и эозинофильных лейкоцитах. Относительно крупные глыбки ядра соединены между собой узкими перетяжками. Если процесс продолжается, то перетяжки исчезают и формируются кусочки (остатки ядра), после чего клетка гибнет.
Ненастные ядра у млекопитающих можно встретить в гигантской клетке с полиплоидным набором хромосом — мегакариоците, из кусочков которого образуются форменные элементы крови — тромбоциты.