Desoxyribonukleinsäure (DNA) dient einer Vielzahl von Zwecken, einschließlich der Datenspeicherung und -replikation, in der menschlichen Zelle und in den Zellen vieler anderer Organismen. Die DNA in einer menschlichen Zelle ist in erster Linie dafür verantwortlich, genetische Informationen zu speichern, die verwendet werden, um fast jeden Aspekt der zellulären Expression zu kontrollieren. Diese genetische Information wird von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben, was zu Nachkommen mit einigen genetischen Merkmalen jedes Elternteils führt. DNA wird auch immer dann repliziert, wenn sich die Zelle teilt; Dadurch wird sichergestellt, dass jede Zelle des Körpers die gleiche genetische Information besitzt und ausdrückt. Es ist auch das erste Element bei der Synthese von Proteinen, die für die meisten zellulären Aktivitäten verantwortlich sind.
Die DNA in einer menschlichen Zelle spielt eine wesentliche Rolle bei der biologischen Vererbung, durch die ein Kind einige genetische Merkmale jedes seiner Elternteile besitzt. Der Mensch reproduziert sich durch sexuelle Fortpflanzung. Die meisten menschlichen Zellen enthalten zwei Kopien des menschlichen Genoms, sodass beide Tochterzellen nach der Zellteilung die gleiche genetische Information enthalten. Fortpflanzungszellen, von denen eine von jedem Elternteil stammt, enthalten nur eine Kopie. Zwei Fortpflanzungszellen – eine Eizelle und ein Spermium – verbinden sich zu einem menschlichen Embryo, der eine zufällige Auswahl genetischer Informationen von jedem Elternteil enthält.
Die Speicherung und Replikation von Daten ist eine der Hauptaufgaben der DNA in einer menschlichen Zelle. Genaue Kopien des menschlichen Genoms müssen in jeder Zelle gespeichert werden, damit Gene korrekt exprimiert werden können. Mutationen in der DNA können dazu führen, dass die gespeicherte genetische Information verändert wird; Dies kann zu einer veränderten Genexpression führen, die zu Krebs oder anderen Krankheiten führen kann. Die DNA-Replikation muss daher ein High-Fidelity-Prozess sein, da sie im Laufe eines menschlichen Lebens unzählige Male vorkommt und selbst kleine Fehler bei der Replikation schädliche Mutationen verursachen können. Dementsprechend gibt es eine Vielzahl von Fehlerprüfmechanismen im DNA-Replikationsprozess, die nahezu alle möglichen Replikationsfehler verhindern.
Ein Großteil der genetischen Information, die in menschlichen Zellen enthalten ist, existiert, um als RNA oder Protein exprimiert zu werden. In einem als Transkription bezeichneten Prozess wird doppelsträngige DNA in einzelsträngige RNA oder Ribonukleinsäure umgewandelt. Einige RNA-Formen können aufgrund ihrer molekularen Konfiguration verschiedene zelluläre Funktionen erfüllen, aber die meisten werden in Proteine übersetzt. Proteine erfüllen eine enorme Vielfalt zellulärer Funktionen, die von der Signalgebung über die zelluläre Regulation bis hin zur Katalyse biochemischer Reaktionen reichen. Die DNA in einer menschlichen Zelle ist dann für die Vererbung, Replikation und Expression genetischer Informationen verantwortlich.