在基因組中，遺傳信息存儲在稱為基因的DNA序列中，這個遺傳信息的傳遞由互補的含氮堿基序列的存在得到保證。事實上，在轉錄過程中，遺傳信息可以很容易地被轉錄到互補的RNA鏈中（mRNA）。mRNA通過翻譯合成蛋白質。或者，細胞可以通過稱為DNA復制的過程簡單地復制遺傳信息。
基因組結構
真核生物基因組DNA位于細胞核內，線粒體和葉綠體內也有DNA。原核生物DNA被包裹在細胞質中不含細胞膜的不規則細胞器類核中。 遺傳信息包含在基因中，基因是能夠影響生物體表型的遺傳單位。每個基因含有開放閱讀框（能夠轉錄成RNA的區域）和由啟動子和增強子組成的調節區。 在許多物種中，只有一小部分基因組序列可以被轉錄和翻譯。例如，人類基因組中只有1.5%序列含有編碼蛋白質的外顯子，超過50%的人類基因組由重復的非編碼DNA序列組成 。在任何情況下，不編碼蛋白質的DNA序列也可以轉錄成非編碼RNA，參與基因表達的調控 。 一些非編碼序列是對染色體的結構組成部分。端粒和著絲粒區域通常含有非常少的基因，但對于染色體的功能和穩定性是必需的 。
轉錄和翻譯
基因是含有能夠影響生物體表型特征的遺傳信息的DNA序列。基因內的DNA堿基序列作為模板可以合成RNA分子，在大多數情況下，RNA分子被翻譯成多肽，最終稱為蛋白質。 將基因的核苷酸序列復制到RNA鏈中的過程稱為轉錄，由RNA聚合酶催化發生。 RNA鏈有不同的命運：一些RNA分子實際上具有結構（例如在核糖體內發現的那些rRNA）或催化（如核酶）功能；絕大多數RNA經歷成熟過程產生mRNA，被翻譯成蛋白質。 翻譯過程發生在細胞質中，其中mRNA與核糖體結合，并由遺傳密碼介導。核糖體允許順序讀取mRNA密碼子，有利于它們識別和與特定tRNA相互作用，這些tRNA攜帶對應于每個單個密碼子的氨基酸分子。
遺傳密碼
遺傳密碼是一組規則，將DNA或RNA序列以三個核苷酸為一組的密碼子轉譯為蛋白質的氨基酸序列，以用于蛋白質合成。密碼子由mRNA上的三個核苷酸（例如ACU，CAG，UUU）的序列組成，每三個核苷酸與特定氨基酸相關。例如，三個重復的胸腺嘧啶（UUU）編碼苯丙氨酸。使用三個字母，可以擁有多達64種不同的組合。由于有64種可能的三聯體和僅20種氨基酸，因此認為遺傳密碼是多余的（或簡并的）：一些氨基酸確實可以由幾種不同的三聯體編碼。但每個三聯體將對應于單個氨基酸。最后，有三個三聯體不編碼任何氨基酸，它們代表停止（或無意義）密碼子，分別是UAA，UGA和UAG 。
DNA復制
DNA復制是指DNA雙鏈在細胞分裂以前進行的復制過程，復制的結果是一條雙鏈變成兩條一樣的雙鏈（如果復制過程正常的話），每條雙鏈都與原來的雙鏈一樣。這個過程是通過名為半保留復制的機制來得以順利完成的。復制可以分為以下幾個階段：
起始階段：解旋酶在局部展開雙螺旋結構的DNA分子為單鏈，引物酶辨認起始位點，以解開的一段DNA為模板，按照5'到3'方向合成RNA短鏈。形成RNA引物。
DNA片段的生成：在引物提供了3'-OH末端的基礎上，DNA聚合酶催化DNA的兩條鏈同時進行復制過程，由于復制過程只能由5'→3'方向合成，因此一條鏈能夠連續合成，另一條鏈分段合成，其中每一段短鏈成為岡崎片段（Okazaki fragments）。
RNA引物的水解：當DNA合成一定長度后，DNA聚合酶水解RNA引物，補填缺口。
DNA連接酶將DNA片段連接起來，形成完整的DNA分子。
最后DNA新合成的片段在旋轉酶的幫助下重新形成螺旋狀。