Les deux fonctions principales du matériel génétique d'une cellule, également appelée ADN, sont l'expression et la réplication des gènes. L'ADN accomplit l'expression des gènes en fournissant les instructions nécessaires à la machinerie cellulaire pour fabriquer des protéines. La réplication se produit lorsque l'ADN fait une copie de lui-même pour l'incorporation dans une nouvelle cellule.
Les sections d'ADN qui codent pour les protéines sont appelées gènes. Cependant, la majorité du code génétique ne code pas réellement pour les protéines. Alors que les portions non codantes de l'ADN étaient autrefois appelées « ADN poubelle » et n'avaient aucune fonction réelle, on pense maintenant que ces régions jouent un rôle dans la régulation de l'expression des gènes.
La réplication du matériel génétique s'effectue à travers deux processus, la mitose et la méiose. Dans la mitose, la cellule utilise l'ADN comme matrice pour construire une deuxième copie d'ADN dans le noyau. Le noyau se divise alors, avec la cellule entière, et deux cellules filles sont formées, chacune avec sa propre copie identique de l'ADN. Dans la méiose, une fois la copie complète de l'ADN réalisée, seule la moitié de l'ADN passe dans chacune des quatre cellules de la descendance. Ces cellules sont des gamètes. Chaque gamète peut se combiner avec un autre gamète pendant la reproduction sexuée pour former un nouvel organisme contenant la moitié du matériel génétique de chaque parent.
