O núcleo é uma organela típica dos eucariotos, sendo delimitada por um duplo envoltório, a carioteca, resultante de cisternas do retículo endoplasmático rugoso (RER) que envolvem o material genético da célula, preservando ribossomos associados à superfície citoplasmática da carioteca externa. A carioteca está associada à lâmina nuclear, formada por laminas (filamentos intermediários), na sua superfície carioplasmática. O nucleoplasma preserva comunicação com o citoplasma pelos complexos de poro, um conjunto de proteínas organizadas que se posiciona nas perfurações da carioteca, selecionando o trânsito entre os dois ambientes. Os complexos de poro são sintetizados pelo RER em sua porção denominada lamelas anulares ou anelares, abundantes nas células embrionárias e tumorais que apresentam altas taxas de divisão celular. O número de poros nucleares é proporcional a necessidade de trânsito entre citoplasma e núcleo e pode variar durante o ciclo de vida da célula.
O material genético dos eucariotos está representado pelo DNA, sob a forma de cromatina, constituída na sua maioria por moléculas de DNA descondensadas, ou associado a proteínas histonas em dobramentos formando fibras de 11nm a 30nm de espessura, nas células interfásicas.
Neste período interfásico a cromatina pode ser distinta em eucromatina, na sua forma descondensada, correspondendo a regiões em transcrição ativa, e heterocromatina, com regiões do material genético que não estão envolvidas na transcrição, podendo mostrar-se bastante densa nas colorações ao microscópio de luz ou mesmo ao microscópio eletrônico. A heterocromatina tem localização variável, podendo se mostrar dispersa, em grumos, sendo denominada CAN, quando associada ao nucléolo e, freqüentemente, se dispõem em delgada camada associada à lâmina nuclear, na superfície carioplasmática da carioteca interna. Sua coloração define o limite nuclear ao microscópio de luz. A heterocromatina ainda pode ser classificada em constitutiva, que corresponde a seqüências altamente repetitivas do DNA, e mostra-se presente em todas as células do indivíduo, e a facultativa, como a que se mostra condensada em diferentes regiões do genoma em cada tipo celular do indivíduo ou mesmo em diferentes momentos. Um exemplo de heterocromatina facultativa é a cromatina sexual ou corpúsculo de Barr, definida com um dos cromossomos X inativo na mulher, mas que alterna sua condensação entre as duas moléculas, em distintos momentos da vida do indivíduo.
Nas células em divisão as moléculas de DNA mostram-se em níveis de condensação superior, passando por fibras de 300nm até sua condensação máxima em fibras de 700nm de espessura que formam os cromossomos. O RNA pode ser facilmente observado no interior do núcleo quando de sua síntese junto aos organizadores nucleolares, porções das moléculas de DNA que codificam a transcrição dos RNA. A presença e número de nucléolos é proporcional a atividade metabólica da célula, no entanto, não ultrapassa o número de moléculas de DNA com organizadores nucleolares para a espécie. O nucléolo corresponde, portanto, à região do nucleoplasma que concentra enzimas e organizadores nucleolares para a sínese de RNA. Essa concentração de proteínas por vezes mascara a coloração do material genético preponderando a das proteínas aí concentradas. Três regiões podem ser reconhecidas em um nucléolo ativo: 1) o centro fibrilar, com os organizadores nucleolares, RNA polimerase I, DNA topoisomerase e fatores de transcrição do RNAr; 2) a região fibrilar densa ou nucleolonema, com RNA em síntese ainda sem dobramentos; e 3) a região granulosa ou parte amorfa, com partículas ribossômicas precursoras maduras, já com seus dobramentos e associações às proteínas.

Fotomicrografia do epitélio intestinal. Nesta imagem podemos distinguir ao menos três morfologias distintas para os núcleos, intimamente associadas à morfologia celular. Nos enterócitos o núcleo apresenta forma alongada ou ovalada (a), nas células caliciformes, pela compressão das vesículas secretórias acumuladas em seu citoplasma, o núcleo é comprimido na base da células assumindo forma triangular (b). No tecido conjuntivo, abaixo do epitélio, identificamos linfócitos com núcleo esférico (c). Essa variabilidade de formas celulares/nucleares está amplamente descrita na unidade de Morfologia Celular. (HE, cão)

Fotomicrografia de distensão do sangue humano. Neste tecido, as células maduras são anucleadas. Os eritrócitos, ou hemácias, perdem seus núcleos quando, ainda, presentes na medula óssea, onde sofrem sua diferenciação e maturação. Mesmo assim, são células normalmente funcionais, com renovação a cada 120 dias, sendo posteriormente removidas da circulação pelos órgãos hematopoiéticos como o fígado e baço, em um processo denominado hemocaterese. (Giemsa, humano)

Fotomicrografia de osso descalcificado. As células responsáveis pela remodelação da matriz óssea no crescimento e na sua reconstituição são chamadas Osteoclastos (setas). Estes macrófagos teciduais, à semelhança das células gigante, também são formadas pela fusão de vários monócitos que chegam por diapedese através dos vasos sanguíneos, aqui presentes na medula óssea. Os osteoclastos mostram, como resultado da fusão, a presença de vários núcleos em quantidade variável. São mais numerosas no tecido jovem em crescimento e no tecido do idoso, em reabsorção. São menos freqüentes no tecido adulto, mas podem ressurgir em processos de cicatrização. Devem ser consideradas um exemplo de poliploidia natural já que constituem a população celular permanente do tecido ósseo. (HE, humano)

Fotomicrografia de fibra muscular estriada esquelética. Estas células são formadas pela fusão de vários mioblastos mononucleados durante o período embrionário, resultando em células maduras multinucleadas, cujos núcleos (seta) se posicionam sempre perifericamente na fibra devido a grande quantidade de citoesqueleto que preenche seu citoplasma . Esse é um exemplo de poliploidia natural no tecido adulto. (Gomori, rato)

Fotomicrografia de hepatócitos. Estas células do fígado podem apresentar poliploidia natural, não sendo incomum a presença de dois núcleos (seta dupla) em cerca de 25%, ou mais, dentre suas células normais (seta vazada). Atribui-se tal característica à alta taxa metabólica permanente destas células. (PAS+Hemalúmen, cão)

Fotomicrografia de abscesso dentário. As células de defesa denominadas células gigante (setas), são formadas pela fusão de vários histiócitos (macrófagos fixos do tecido conjuntivo) para o combate eficiente em áreas de grandes lesões, mostrando-se, portanto, com vários núcleos. Estas células desaparecem do tecido ao final do processo de remoção da região lesada, por separação de seus corpos ou por morte durante ou após o processo, sendo consideradas um exemplo de poliploidia casual e não permanente. (HE, humano)

Fotomicrografia de célula eucariótica (ovócito). Em uma célula eucarionte típica, a organela mais evidente costuma ser o núcleo. A identificação do limite nuclear (L) é dado pela coloração da heterocromatina associada à carioteca, também observada em grumos dispersos no interior do núcleo (H). A região de eucromatina, aqui predominante, corresponde às regiões fibrilares e claras do núcleo (Eu). A presença de nucléolo (Nu) é uma característica de núcleo interfásico, podendo apresentar-se em número variável, de acordo com a atividade metabólica da célula. Por vezes, os vários nucléolos se fundem em uma única estrutura de grande volume, que pode alcançar até 25% do volume nuclear. A proporção de heterocromatina/eucromatina determina o grau de atividade do citoplasma em processos de síntese. Quando a eucromatina predomina, donomina-se o núcleo como eucromático, indicando uma célula com alta atividade metabólica, quando a heterocromatina predomina, o núcleo é definido como heterocromático, e a célula mostra baixa atividade metabólica. Sua concentração pode variar constantemente ao longo do ciclo de vida da célula. O citoplasma está indicado (Cp). (HE, coelho)

Fotomicrografia de gametas masculinos. O núcleo dos espermatozóides (seta) é um exemplo típico de núcleo heterocromático, onde a heterocromatina é preponderante como resultado do alto grau de condensação do material genético. (Leishmann, humano)