Jądro komórkowe jest strukturą charakterystyczną dla każdej komórki (z wyjątkiem wtórnej degeneracji jądra np. w erytrocytach ssaków) u organizmów zwanych eukariotycznymi. Organizmy, które nie posiadają jądra komórkowego należą do tzw. prokariontów, są to bakterie, sinice i wirusy. Jądro znajduje się zazwyczaj w centralnej części komórki i otoczone jest podwójną błoną białkowo-lipidową. W błonie zewnętrznej i wewnętrznej znajdują się różnej wielkości pory, przez które mogą przechodzić różnego rodzaju cząsteczki z jądra i do jego wnętrza. Błona zewnętrzna łączy się z szorstką siateczką śródplazmatyczną. Wnętrze jądra wypełnione jest kariolimfą, a w centralnej jego części znajduje się jąderko, lub kilka jąderek (do 3), które już nie są otoczone żądną błoną. W jądrze komórkowym zachodzą takie procesy jak: replikacja DNA, transkrypcja i procesy potranskrypcyjne. Jąderko zbudowane jest z DNA, RNA i białek, a zachodzi tam składanie podjednostek rybosomów i synteza rRNA. Podobne funkcje u prokariota pełni nukleoid, będący pojedynczą nicią kwasu nukleinowego, nieotoczony żadną błoną. W zależności od komórki (jak duże jest zapotrzebowanie na białko) może występować kilka jąderek.
Najważniejszą funkcjonalnie częścią składową jądra jest chromatyna. Są to cząsteczki DNA nawinięte na odpowiednie białka. W interfazie komórki (faza, kiedy nie zachodzi podział komórki), chromatyna występuje w jądrze w postaci luźnych nici, nie jest zespiralizowana, natomiast w fazie podziałowej chromatyna kondensuje i tworzy silnie upakowane chromosomy (najlepiej widoczne w metafazie). Chromosomy zbudowane są z DNA, białek, na które nawinięte są nici DNA (białka histonowe) oraz innych białek niehistonowych. Chromosomy są nośnikiem materiału genetycznego, a ich ilość i budowa jest ściśle określona w każdej komórce i u każdego osobnika. Chromosom zbudowany jest z dwóch chromatyd, które połączone są w centromerze (przewężenie pierwotne). W zależności od położenia centromeru w chromosomie możemy je podzielić na:
- metacentryczne - wówczas centromer położony jest dokładnie w środku chromosomu, a oba jego ramiona są jednakowej długości
- submetacentryczne - kiedy centromer położony jest prawie po środku, ale nieco bliżej jednego z końców chromosomu
- akrocentryczne - kiedy centromer położony jest wyraźnie bliżej jednego końca, a jedno ramię jest wyraźnie dłuższe od drugiego
- telocentryczne - kiedy centromer położony jest na samym końcu jednego ramienia chromosomu, są to chromosomy jednoramienne i mają wygląd zbliżony do wykrzyknika (!)
Zasadniczą, najważniejszą funkcjonalnie składową chromosomów jest DNA (kwas deoksyrybonukleinowy).
DNA jest nośnikiem informacji genetycznej i w komórce w największych ilościach występuje w jądrze, ale także w mitochondriach, a u roślin także w chloroplastach. DNA zawsze pozostaje w jądrze, a informacje w nim zakodowane przekazywane są poza jądro w postaci matrycowego RNA (mRNA). Każda komórka posiada ściśle określoną ilość DNA, która określana jest jako genom. Ponadto komórki rozrodcze (komórka jajowa i plemnik) posiadają tylko połowę DNA, który zawarty jest w pozostałych komórkach ciała (komórki somatyczne). Cząsteczka DNA zbudowana jest z wielu podjednostek zwanych nukleotydami, a te składają się z jednej z czterech zasad azotowych (adenina, guanina, tymina, cytozyna), pięciowęglowego cukru (deoksyryboza) i reszty kwasu fosforowego. Nukleotydy połączone między sobą tworzą długą skręconą nić, a dwie takie skręcone wokół siebie (w formie helisy) nici, połączone dodatkowo w środku wiązaniami wodorowymi (wiązania występują pomiędzy naprzeciwległymi zasadami azotowymi obu nici), tworzą całą cząsteczkę DNA, na zewnątrz każdej z nici znajdują się reszty kwasu fosforowego. Ponadto obie nici ułożone do względem siebie antyrównolegle, co oznacza, że w miejscu, gdzie jedna nić rozpoczyna się końcem 3' cukru, druga rozpoczyna się końcem 5', w ten sposób nici mogą dokładnie się dopasować (komplementarność nici). Także ułożenie zasad azotowych nie jest przypadkowe. Chemicznie można je podzielić na pochodne pirymidyny (tymina, cytozyna) i puryny (ademina, guanina). Zawsze zasada pochodzenia purynowego jednej nici łączy się z naprzeciwległą zasadą pochodzenia pirymidynowego drugiej nici; i tak: zasada adeninowa łączy się tylko z zasadą tyminową wiązaniem podwójnym, a zasada guaninowa tylko z zasadą cytozynową wiązaniem potrójnym. Poza tym na jeden skręt całej helisy przypada 10 nukleotydów, a długość każdego skrętu wynosi 3,4 nm.
