Клеточное ядро
В ядре находится большая часть генетического материала клетки, представленного множеством линейных молекул ДНК, которые организованы в структуры, известные как хромосомы. Суммарная длина молекул ДНК клетки человека составляет около . В течение большей части клеточного цикла данные молекулы в комплексе с белками формируют так называемый хроматин, а при клеточном делении хромосомы предстают в виде отдельных хорошо различимых хромосом, составляющих кариотип. Небольшое количество клеточного генетического материала располагается в митохондриях и, в случае растительной клетки, в хлоропластах.
Эпигенетическое наследование
В случае эпигенетического наследования не происходит изменения последовательности ДНК, но другие генетические факторы регулируют активность генов. Лучшим примером эпигенетических изменений для эукариот является процесс дифференцировки клеток. В течение морфогенеза тотипотентные стволовые клетки становятся плюрипотентными линиями клеток, которые в тканях эмбриона затем превращаются в полностью дифференцированные клетки. Единственная клетка — зигота — оплодотворенная яйцеклетка дифференцируется в различные типы клеток: нейроны, мышечные клетки, эпителиальные клетки, клетки кровеносных сосудов и многие другие. В процессе дифференцировки активируются одни гены и инактивируются другие.