Cellkärnekuvertet omger cellkärnan och består av två fosfolipidmembran. Det yttre membranet är kontinuerligt med det korniga endoplasmatiska retiklet (rER) och har en sammansättning liknande den i cellmembranet. Det inre membranet innehåller, utöver fosfolipider, ett nätverk av laminer som utgör lamina. Laminerna är strukturella proteiner som stödjer kärnans form och funktion.
Nukleära porer genomborrar kärnmembranet och tillåter transport mellan kärnan och cytoplasman. Genom dessa porer kan små molekyler som joner, aminosyror och nukleotider passera passivt. Däremot kräver större molekyler aktiv transport: RNA exporteras aktivt från kärnan, medan stora proteiner importeras aktivt in i kärnan.
Det inre membranet har också viktiga funktioner, såsom att organisera DNA i kärnan och delta i replikation och transkription. Laminerna spelar en central roll i att upprätthålla kärnans struktur och reglera processer relaterade till DNA (replikation, transkription &sv.) och cellcykeln.
Kärnans innehåll är huvudsakligen kromatin, vilket består av negativt laddat DNA lindat kring positivt laddade histonproteiner. DNA snurrar två gånger runt dessa histonproteiner och bildar en struktur som kallas nukleosom. Denna kondenserade struktur spelar en viktig roll vid mitos, där kromatinet packas ytterligare för att bilda kromosomer. Histonproteiner har också en regulatorisk funktion i genuttryck, då de genom att modifieras med metyl- och acetylgrupper kan täta eller lossa på DNA och därigenom påverka tillgången till specifika gener.
Inuti kärnan finns också nukleolus, som är en region där rRNA syntetiseras. Här sker även sammansättningen av ribosomala enheter, där rRNA kombineras med ribosomala proteiner för att bilda ribosomer, som sedan exporteras till cytoplasman för att delta i proteinsyntesen.
Sammanfattningsvis spelar kärnans innehåll, inklusive kromatin, histonproteiner och nukleolus, en central roll i genreglering, replikation, och produktion av ribosomer, vilket är avgörande för cellens funktion och delning.