DNA ja RNA ovat pitkiä lineaarisia polymeerejä, joita kutsutaan nukleiinihapoiksi ja jotka kuljettavat informaatiota sellaisessa muodossa, että se voidaan siirtää sukupolvelta toiselle. Nämä makromolekyylit koostuvat suuresta määrästä toisiinsa sidoksissa olevia nukleotideja, joista kukin koostuu sokerista, fosfaatista ja emäksestä. Fosfaattien yhdistämät sokerit muodostavat yhteisen selkärangan, ja emäkset vaihtelevat neljästä eri lajista. Geneettinen tieto on tallennettu näihin emästen ketjuihin nukleiinihappoketjussa. Emäksillä on lisäksi erityinen ominaisuus: ne muodostavat keskenään erityisiä pareja, joita vetysidokset stabiloivat. Emäsparien muodostuminen johtaa kaksoiskierteeseen, joka on kahdesta säikeestä koostuva spiraalimainen rakenne. Nämä emäsparit tarjoavat mekanismin, jolla olemassa olevan nukleiinihappoketjun geneettinen informaatio voidaan kopioida uuden ketjun muodostamiseksi. Vaikka RNA toimi todennäköisesti geneettisenä materiaalina hyvin varhaisessa vaiheessa evoluutiohistoriaa, kaikkien nykyaikaisten solujen ja monien virusten geenit koostuvat DNA:sta. DNA monistuu DNA-polymeraasientsyymien vaikutuksesta. Nämä erittäin spesifiset entsyymit kopioivat sekvenssejä nukleiinihappomalleista virheprosentilla, joka on alle 1 100 miljoonasta nukleotidista.

Geenit määrittelevät, millaisia proteiineja solut valmistavat, mutta DNA ei ole proteiinisynteesin suora malli. Pikemminkin proteiinisynteesin malleina toimivat RNA(ribonukleiinihappo)-molekyylit. Erityisesti RNA-molekyylien luokka, jota kutsutaan sanansaattaja-RNA:ksi (mRNA), on proteiinisynteesin informaatiota kuljettava välituote. Muut RNA-molekyylit, kuten siirtorNA (tRNA) ja ribosomaalinen RNA (rRNA), ovat osa proteiinisynteesikoneistoa. Kaikki solujen RNA:n muodot syntetisoidaan RNA-polymeraaseilla, jotka ottavat ohjeita DNA-malleista. Tätä transkriptioprosessia seuraa translaatio eli proteiinien synteesi mRNA-mallien antamien ohjeiden mukaisesti. Geneettisen informaation kulku eli geeniekspressio normaaleissa soluissa on siis:

Tämä informaatiovirta on riippuvainen geneettisestä koodista, joka määrittelee DNA:n (tai sen mRNA-transkriptin) emäsjärjestyksen ja proteiinin aminohappojen järjestyksen välisen suhteen. Koodi on lähes sama kaikissa eliöissä: kolmen emäksen sekvenssi, jota kutsutaan koodoniksi, määrittää aminohapon. TRNA-molekyylit lukevat koodonit peräkkäin mRNA-molekyyleissä, jotka toimivat proteiinisynteesin adaptaattoreina. Proteiinisynteesi tapahtuu ribosomeissa, jotka ovat monimutkaisia kokoonpanoja rRNA:sta ja yli 50:stä erityyppisestä proteiinista.

Viimeisenä aiheena tarkastellaan useimpien eukaryoottigeenien keskeytynyttä luonnetta, joka koostuu intronien ja eksonien muodostamista nukleiinihapposekvenssien mosaiikeista. Molemmat transkriboituvat, mutta intronit leikataan pois vastasyntetisoiduista RNA-molekyyleistä, jolloin jäljelle jäävät kypsät RNA-molekyylit, joissa on jatkuvia eksoneja. Intronien ja eksonien olemassaololla on ratkaisevia vaikutuksia proteiinien evoluutioon.