Conjunto de genes que representa a totalidade do material genético que possui um organismo ou espécie em particular. Em organismos eucarióticos compreende o DNA contido no núcleo, organizado em cromossomos, bem como o DNA de organelas celulares como mitocôndrias e plastídeos. Em procariotas, compreende o DNA de seu nucleóide, bem como o de outras moléculas, como plasmídeos.

O ADN (ácido desoxiribonucleico) é o ácido nuclêico que contém as instruções genéticas de todos os organismos vivos e alguns vírus. O ADN contém todas as informações genéticas hereditárias que servem como um «manual de instruções» para o desenvolvimento de um organismo (viver e reproduzir). O ADN é encontrado no núcleo das células eucarióticas, embora uma pequena parte também esteja localizada em mitocôndrias ou plastídeos, daí os termos ADN mitocondrial, ADN cloroplástico e ADN nuclear. Nas células procarióticas, onde não há núcleo ou outras organelas diferenciadas, o ADN encontra-se livre no citoplasma.

O ARN (ácido ribonuclêico) está envolvido na transferência de informações contidas no ADN para compartimentos celulares. É encontrado no núcleo, citoplasma, matriz mitocondrial e nos estomas dos cloroplastos de células eucarióticas e no citosol de células procarióticas. É organizado em uma cadeia linear única de unidades (nucleotídeos) ligadas por ligações químicas covalentes, ao contrário do ADN, que é uma cadeia dupla de nucleotídeos. Os principais ARNs são mARN ou ARN mensageiro, que transmite informações de codificação de ADN como diretriz para a síntese de proteínas; tARN ou ARN de transferência, que transporta aminoácidos para síntese protêica; e rARN ou ARN ribossômico, que está localizado em ribossomos e ajuda a ler mARNs catalisando a síntese protêica.