Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) служит материалом генетического материала для всего живого. («Генетический материал» в данном контексте относится к полному набору химически закодированной информации, которая может быть передана потомству, то есть является наследственной.) У прокариот, группы всех намерений и целей, синонимичных с бактериями, эта генетическая информация обычно существует в форма кольца, означающая, что бактерии обладают единственной круговой хромосомой (подробнее об этих структурах в ближайшее время). Эта ДНК не является частью ядра, поскольку у прокариот нет внутренних органелл, заключенных в двойные плазматические мембраны.

Эукариотические организмы (растения, животные и грибы) имеют ДНК, заключенную в двойную мембрану, образуя ядро, уникальное для эукариотических клеток. ДНК эукариот делится на отдельные фрагменты, называемые хромосомами, которые также упакованы с различными структурными белками. Как уже упоминалось выше, клетки человека, за исключением гамет, имеют 46 хромосом. Эукариотические организмы также обладают митохондриями, сигарообразными органеллами, которые, как считается, функционировали более миллиарда лет назад как самостоятельные бактерии; они участвуют в аэробном дыхании, но также обладают собственной ДНК.

ДНК, помимо того, что она представляет собой особенность хромосом, функционально делится на гены, которые представляют собой отрезки ДНК, несущие код для одного конкретного белкового продукта. В процессе, называемом транскрипцией, ДНК используется в качестве матрицы для синтеза аналогичной молекулы, называемой мессенджер РНК (мРНК). Затем эта молекула мигрирует из ядра (у эукариот) и в рибосомы, которые находятся в цитоплазме клетки. Здесь мРНК используется для производства белков из аминокислот в процессе, называемом трансляцией.

Более того, если это обсуждение, ДНК также подвергается репликации, что просто означает, что она делает копию себя. ДНК каждой клетки делает это полностью ровно один раз в качестве предшественника клеточного деления. То есть у человека все 46 человеческих хромосом, каждая из которых содержит одну очень длинную молекулу ДНК, реплицируются до того, как произойдет деление клетки.

Деление бактериальных клеток часто называют бинарным делением и включает одноклеточный организм, просто делящийся на две части, чтобы сделать пару копий, идентичных родительскому организму. Бинарное деление является формой бесполого размножения, что означает, что не происходит смешивания генетического материала между различными бактериями в рамках нормального репродуктивного процесса. Эукариотическое деление клеток, с другой стороны, принимает две формы. В митозе процесс очень похож на процесс деления бактерий, хотя и более сложный из-за большей сложности эукариотических клеток. Однако при мейозе этот механизм несколько отличается.