Nucleolul este de departe cea mai ușor de recunoscut substructură din nucleul eucariot , și poate fi văzut prin utilizarea unei varietăți de coloranți, precum și prin microscopie cu contrast de fază. Într-adevăr, la drojdia înmugurită, nucleolul unic ocupă aproape jumătate din nucleu. Celulele din alte specii au adesea nucleoli multipli. Nucleolul este o fabrică de ribozomi, compusă din acid dezoxiribonucleic (ADN), acid ribonucleic (ARN) și proteine . La nucleolus, o moleculă precursoare de ARN ribozomal lung (ARNr) este transcrisă din ADN, procesată în trei ARN-uri mature și împachetată împreună cu proteine specifice pentru a forma subunitățile ribozomale mari și mici. Odată ce subunitățile au fost asamblate, acestea sunt transportate din nucleolus în citoplasmă pentru a fi utilizate în traducere (sinteza proteinelor).
Nucleolii nu sunt structuri statice. Ei se dezasamblează în timpul mitozei și se reformează la începutul fazei G1. Formarea nucleolilor nu determină exprimarea genelor ARNr . Mai degrabă, nucleolii sunt rezultatul transcrierii și procesării ARNr.
Privit la microscopul electronic, un nucleol are două părți distincte: componenta fibrilară și componenta granulară. Componenta fibrilară poate fi subdivizată în două compartimente: componenta fibrilară densă și centrul fibrilar. Centrele fibrilare conțin cantități mari de ARN polimerază I, care transcrie ARNr. Se crede că transcrierea genelor ARNr are loc la interfața dintre componenta fibrilară densă și centrul fibrilar. Etapele ulterioare ale asamblării ribozomului au loc în componenta granulară.
Cromozomii umani conțin cinci regiuni organizatoare nucleolare (numite NORs), situate pe brațele scurte ale cromozomilor 13, 14, 15, 21 și 22. La om, fiecare NOR conține aproximativ o sută de copii ale genei ARNr repetate în tandem. NOR-urile unor cromozomi diferiți se întâlnesc de obicei în interfază. Astfel, un singur nucleolus este adesea alcătuit din gene ARNr din două sau mai multe NOR-uri diferite. Unele specii au doar un singur cromozom purtător de NOR și, prin urmare, un singur nucleolus.
Pe lângă funcția bine stabilită a nucleolilor în asamblarea ribozomilor, dovezi recente sugerează că nucleolii sunt, de asemenea, implicați în alte câteva procese celulare, inclusiv asamblarea și modificarea diferitelor ribonucleoproteine mici (RNP), sechestrarea unor proteine importante de reglare a ciclului celular, exportul altor ARN non-ribosomali și controlul senescenței sau îmbătrânirii celulare.