Çekirdek, hücre metabolizmasını yönetir ve kalıtsal özelliklerin dölden döle geçmesini sağlayan kromozomları taşır. Hücrede büyümenin, bölünmenin ve onarımın denetim merkezidir. Hücre bir fabrikaya benzetilirse, çekirdek hücrede gerçekleşecek olaylar için emirlerin verildiği bir yönetim kurulu odası gibi düşünülebilir.

Prokaryot canlılarda (bakteri ve arkelerde) çekirdek bulunmaz. Bu canlılarda çekirdek materyali sitoplazma içerisine dağılmıştır. Memelilerin alyuvar hücreleri de ilk oluştuklarında çekirdek içermelerine rağmen olgunlaşınca çekirdeklerini kaybederler. Hücrelerde genellikle bir çekirdek bulunmasına rağmen bazı hücrelerde birden fazla da olabilir. İnsanın çizgili kas hücreleri çok çekirdeklidir.

Çekirdeğin hücre için önemi bazı deneylerle gösterilmiştir. Örneğin bölünme aşamasına gelmiş olan hücrelerin çekirdekleri çıkartılmış ve bu hücrelerin bölünme işlemini gerçekleştiremediği saptanmıştır.

Bölünme hâlinde olmayan ökaryot bir hücrenin çekirdeği dört kısımda incelenebilir. Bunlar çekirdek zarı, çekirdek plazması, çekirdekçik ve kromatindir.

a) Çekirdek zarı:

Sitoplazma ile çekirdeğin içini birbirinden ayıran çift katlı bir zardır. Çekirdeğin dış zarı endoplazmik retikulum ile bağlantılıdır. Çekirdek zarında “por” adı verilen açıklıklar bulunur. Protein kaplı olan bu porlar, protein ve RNA gibi moleküllerin çekirdek ve sitoplazma arasında giriş çıkışını düzenler.

Çekirdek zarı hücre bölünmesi sırasında kaybolur, bölünme sonunda yeniden ortaya çıkar.

b) Çekirdek plazması:

Kromatin ağı ile çekirdekçik arasındaki boşlukları dolduran sıvıdır. Kimyasal bileşimi karmaşıktır. İçinde nükleotitler, proteinler, enzimler ve mineraller bulunur.

c) Çekirdekçik:

Çekirdeğin içinde bulunan koyu ve nispeten yuvarlağımsı bir yapıdır. Bir zarla çevrili değildir. Çekirdekçikte, ribozomal RNA (rRNA) denilen bir RNA çeşidi sentezlenir. Bu RNA, sitoplazmadan gelen proteinlerle birleşerek ribozomun alt birimlerini oluşturur. Alt birimler daha sonra çekirdeğin porlarından çıkarak sitoplazmaya geçer. Bazı durumlarda çekirdekçik sayısı birden fazla olabilir. Protein sentezinin aktif olarak sürdüğü hücrelerde çekirdekçik daha fazla belirginleşir.

d) Kromatin:

Hücrede bölünme olmadığı zaman çekirdek sıvısı içinde dağınık, uzun, iplik şeklinde bir yapı görülür. DNA ve proteinden oluşan bu ipliksi yapıya kromatin adı verilir. Hücre bölünmeye hazırlanırken kromatin yoğunlaşıp kalınlaşarak kromozomlara dönüşür. Yani kromozomlar sadece hücre bölünmesi sırasında ışık mikroskobuyla görülebilir.

Birçok canlının vücut hücrelerinde her kromozom tipinden ikişer adet bulunur. İki kromozom takımına sahip olan bu hücreler diploit olarak adlandırılır ve 2n olarak gösterilir. Üreme hücreleri (yumurta ve sperm) ise her kromozom tipinden sadece birini taşır. Tek kromozom takımı taşıyan bu hücrelere haploit denir ve n ile gösterilir. İnsanın diploit kromozom sayısı 46, haploit kromozom sayısı 23’tür.

İnsanın vücut hücrelerindeki 46 kromozomun iki tanesi eşeyi belirleyen genleri taşır. Bunlara gonozomlar (eşey kromozomları) denir. Gonozomlar X ve Y olarak adlandırılır. Gonozomlar, dişilerde XX, erkeklerde XY şeklinde gösterilir. Gonozomlar dışındaki diğer kromozomlara otozomlar adı verilir. Buna göre insanda erkeklerin kromozomları 44 + XY, dişilerin kromozomları ise 44 + XX şeklindedir.