Un noyau est maintenu ensemble par une membrane appelée enveloppe nucléaire. L'enveloppe est formée de phospholipides qui créent une bicouche lipidique pour séparer le contenu du noyau du cytoplasme.
La bicouche lipidique est formée d'une couche interne et externe séparées de 10 à 50 nanomètres. L'espace entre les deux couches s'appelle l'espace périnucléaire. De plus, l'enveloppe donne la forme du noyau et aide à contrôler le flux de molécules entrant et sortant des pores du noyau. La taille des pores permet le passage de petites molécules solubles dans l'eau tout en empêchant le libre passage des molécules plus grosses dans le noyau. Les cellules de mammifères typiques ont environ 3000 à 4000 pores dans l'enveloppe.
La fonction du noyau est de surveiller et de contrôler l'expression des gènes et la réplication de l'ADN au cours du cycle cellulaire. Lorsqu'un processus cytoplasmique a besoin d'être isolé, des éléments clés sont retirés du noyau.
À l'intérieur du noyau se trouve le nucléole, une masse d'ARN et de protéines qui contient les régions organisatrices nucléolaires. Ce sont des parties de chromosomes qui contiennent des gènes pour la synthèse des ribosomes. Contrairement au noyau, le nucléole n'a pas de membrane et est appelé sous-organite. Le noyau peut contenir plusieurs types de structures subnucléaires.
