Bir hücrede, DNA olarak da bilinen genetik materyalin iki ana işlevi gen ekspresyonu ve replikasyondur. DNA, hücre makinelerinin protein yapması için gerekli talimatları sağlayarak gen ekspresyonunu gerçekleştirir. Çoğaltma, DNA yeni bir hücreye dahil edilmek üzere bir kopyasını çıkardığında ortaya çıkar.
Proteinleri kodlayan DNA bölümlerine gen denir. Bununla birlikte, genetik kodun çoğunluğu aslında proteinleri kodlamaz. Kodlamayan DNA bölümleri bir zamanlar "hurda DNA" olarak adlandırılır ve gerçek bir işleve sahip olmadığı düşünülürken, bu bölgelerin şimdi gen ifadesinin düzenlenmesinde rol oynadığı düşünülmektedir.
Genetik materyalin çoğaltılması, mitoz ve mayoz gibi iki süreçte gerçekleşir. Mitozda hücre, çekirdeğe ikinci bir DNA kopyası oluşturmak için DNA'yı şablon olarak kullanır. Çekirdek daha sonra tüm hücre ile birlikte ayrılır ve her biri kendi DNA kopyalarına sahip olan iki yeni hücre oluşur. Mayozda, tam DNA kopyası yapıldıktan sonra, DNA'nın sadece yarısı dört soy hücrenin her birine girer. Bu hücreler gametlerdir. Her gamet, her bir ebeveynden genetik materyalin yarısını içeren yeni bir organizma oluşturmak üzere cinsel üreme sırasında başka bir gamet ile birleşebilir.
