Hai chức năng chính của vật liệu di truyền trong tế bào, còn được gọi là DNA, là biểu hiện và sao chép gen. DNA thực hiện biểu hiện gen bằng cách cung cấp các hướng dẫn cần thiết cho bộ máy tế bào để tạo ra protein. Sự sao chép xảy ra khi DNA tạo ra một bản sao của chính nó để kết hợp vào một tế bào mới.
Các phần DNA mã hóa protein được gọi là gen. Tuy nhiên, phần lớn mã di truyền không thực sự mã cho protein. Mặc dù các phần không mã hóa của DNA từng được gọi là "DNA rác" và được cho là không có chức năng thực sự, những vùng đó hiện được cho là đóng một vai trò trong việc điều hòa biểu hiện gen.
Sự sao chép của vật liệu di truyền diễn ra qua hai quá trình, nguyên phân và giảm phân. Trong nguyên phân, tế bào sử dụng DNA làm khuôn mẫu để xây dựng bản sao thứ hai của DNA trong nhân. Sau đó, nhân tách ra, cùng với toàn bộ tế bào, và hai tế bào con được hình thành, mỗi tế bào có một bản sao ADN giống hệt nhau. Trong meiosis, sau khi bản sao DNA hoàn chỉnh được tạo ra, chỉ một nửa DNA đi vào mỗi tế bào trong số bốn tế bào con cháu. Các tế bào này là giao tử. Mỗi giao tử có thể kết hợp với một giao tử khác trong quá trình sinh sản hữu tính để tạo thành một sinh vật mới chứa một nửa vật chất di truyền từ mỗi bố mẹ.
