Le due funzioni principali del materiale genetico in una cellula, noto anche come DNA, sono espressione genica e replicazione. Il DNA realizza l'espressione genica fornendo le istruzioni necessarie per le macchine cellulari per produrre proteine. La replica si verifica quando il DNA crea una copia di se stesso per l'incorporazione in una nuova cella.
Le sezioni di DNA che codificano per proteine sono chiamate geni. Tuttavia, la maggior parte del codice genetico in realtà non codifica per le proteine. Mentre le porzioni di DNA non codificanti venivano chiamate "DNA spazzatura" e pensavano di non avere una funzione reale, quelle regioni ora sono considerate come un ruolo nella regolazione dell'espressione genica.
La riproduzione del materiale genetico avviene attraverso due processi, la mitosi e la meiosi. Nella mitosi, la cellula usa il DNA come modello per costruire una seconda copia di DNA nel nucleo. Il nucleo quindi si divide, insieme all'intera cellula, e si formano due cellule figlie, ognuna con una propria copia identica di DNA. Nella meiosi, dopo che è stata effettuata la copia completa del DNA, solo metà del DNA entra in ciascuna delle quattro cellule di progenie. Queste cellule sono gameti. Ogni gamete può combinarsi con un altro gamete durante la riproduzione sessuale per formare un nuovo organismo contenente metà del materiale genetico di ciascun genitore.
