Il materiale genetico svolge quattro importanti funzioni: la struttura del DNA proposta da Watson e Crick spiegava elegantemente le prime tre:

Nel materiale genetico è depositata l’informazione genetica di un organismo.

Le informazioni genetiche sono contenute nella sequenza verticale delle basi azotate che rappresenta la sola parte variabile della molecola di DNA. Con i suoi milioni di nucleotidi, tale sequenza può immagazzinare un’enorme quantità di informazione, ed essere così responsabile delle differenze fra specie e fra individui. Il DNA dunque è perfettamente adatto a questa funzione.

Il materiale genetico va incontro a una duplicazione durante il ciclo cellulare.

La duplicazione del DNA, come vedremo tra poco, può realizzarsi facilmente grazie alla complementarietà delle basi appaiate: ogni filamento, separato da quello complementare, può essere utilizzato come stampo per produrre un nuovo filamento complementare.

Il materiale genetico è soggetto a mutazioni.

Per «mutazione» si intende un cambiamento permanente dell’informazione genetica; nel caso del DNA, una mutazione può semplicemente essere un cambiamento nella sequenza lineare delle coppie di basi.

Il materiale genetico trova espressione nel fenotipo.

Questa funzione non deriva direttamente dalla struttura del DNA; tuttavia, come vedremo più avanti nel corso di questo capitolo, la sequenza nucleotidica del DNA viene copiata in una sequenza di RNA che, a sua volta, viene utilizzata per costruire una sequenza lineare di amminoacidi (cioè la struttura primaria di una proteina). Le proteine poi assumono la propria conformazione e svolgono la loro funzione, determinando buona parte del fenotipo di un organismo.