Dans le noyau il y a plusieurs organites avec des fonctions spécifiques. De ces organites, le nucléole est l'un des plus importants. Le nucléole est le site de transcription et de traitement de l'ARN ribosmique ou ARNr, et d'assemblage des ribosomes, c'est pourquoi il est également appelé usine de production de ribosome.

Un organite sans membrane, le nucléole est un agrégat de gènes ARNr, de diverses protéines et d'ARN nécessaires à la transcription de l'ARNr et à l'assemblage du ribosome. Ceux-ci comprennent les petits ribonucléoprotéines nucléolaires, ou snoRNP, qui sont des enzymes de traitement de l'ARNr, des facteurs d'assemblage et des ribosomes partiellement assemblés. Chez les eucaryotes, trois gènes ARNr, 18S, 5, 8S, et 28S sont codés par une seule unité de transcription.

Cette unité de transcription est répétée en tandem sous forme de tabeau, dans un ou plusieurs chromosomes. Les régions chromosomiques, qui contiennent ces groupes de gènes ARNr, sont connus sous le nom d'organisateur nucléolaire, ou NOR. Et ce sont là les régions autour desquelles l'organisation du nucléole a lieu.

Lorsqu'une cellule transite entre les deux principaux stades du cycle cellulaire, l'interphase et la mitose, ou la phase M, son besoin de synthèse des protéines change radicalement. Elle est élevée pendant l'interphase, devient faible pendant la majeure partie de la phase M et redevient élevée quand la cellule entre de nouveau dans l'interphase. La taille du nucléole, qui reflète le nombre de ribosomes qu'une cellule produit, varie considérablement au cours de ces phases du cycle cellulaire.

Au cours de l'interphase, le nucléole existe comme une seule grande entité. À ce stade, les chromosomes existent dans un état décondensé et le NOR contribue à l'ADN dans des boucles ouvertes et étendues à l'intérieur du nucléole. Quand la cellule entre en phase M, les chromosomes commencent à se condenser et le noyau se fragmente en plusieurs nucléoles plus petites.

Au fur et à mesure que la mitose progresse, le schéma continue. La taille des nucléoles diminue petit à petit et finissent par disparaître. À la fin de la division cellulaire, pendant la téléphase, les chromosomes commencent à se décondenser et de minuscules nucléoles commencent à émerger.

Au fur et à mesure que la phase M progresse, les nucléoles fusionnent progressivement. Par le biais d'un processus appelé fusion nucléolaire. Ils fusionnent d'abord en nucléoles plus gros, puis en un seul et grand nucléole lorsque la cellule entre à nouveau dans l'interphase.