Клетките трябва да изпълняват много задължения, но нито едно не е по-важно от синтезирането на протеини. Рецептата за тази дейност се състои в дезоксирибонуклеинова киселина на организма, която наследява от всеки родител. Клетките на полово размножаващи се организми съдържат два съвпадащи комплекта ДНК-протеинови пакети, хромозомите. Гените са хромозомни сегменти, които кодират протеини, а двойка съвпадащи гени от родителите, известни като алели, могат да взаимодействат по различни начини.
Генната експресия
Гените действат като шаблони за синтеза на пратеник рибонуклеинова киселина (иРНК). Ензимите транскрибират генетична информация от ДНК на гена върху иРНК вериги, които задвижват протеиновия синтез, осъществяван от клетъчните рибозоми. Хората имат 23 двойки хромозоми, които съдържат около 20 000 генни двойки, но гените съставляват само около 2 процента от хромозомните недвижими имоти. Всеки член на двойка или алел кодира повече или по-малко един и същ протеин, но точното кодиране може да се различава и следователно да изразява различни версии на протеина. Някои гени са толкова мутирали, че не могат да бъдат експресирани като протеини.
Доминиращи и рецесивни алели
В някои случаи доминиращият алел маскира изражението на своя рецесивен партньор. Например, едно растение може да носи гени, които кодират или червени, или бели цветя. Ако червеният ген е доминиращ, тогава потомството може да има бели цветя само ако получи два алела за бял цвят. Кръстосването на родители с червено и бяло цвете дава около 75 процента потомство с червено и 25 процента. Бялата черта може да отразява мутация, която прави цветето неспособно да произвежда пигмент.
Кодоминантни и полудоминантни алели
Някои черти отразяват еднаквото доминиране на двата алела в двойка. В тази ситуация получената генна експресия или фенотип е продукт на различните протеини, синтезирани от всеки алел. Да предположим, че алелите на цветните цветя за даден вид растения са кодоминантни. Кръстоска между родители с червено и бяло цвете ще доведе до потомство с петнисти червени и бели цветя. Ако алелите бяха непълно доминиращи или полудоминиращи, потомството щеше да показва смесено фенотип, розови цветя, защото потомството би имало само една доза от протеина, който произвежда червен цвят.
Епистатични отношения
Епистазата е взаимодействие между две или повече различни двойки алели, които се комбинират, за да повлияят на изразяването на черта. Понякога един ген маскира или модифицира експресията на множество гени. Например изследователите са идентифицирали два различни гена, които помагат да се определи формата на пилешкия гребен, генът на розов гребен и ген на граховия грах. Гребените на потомството показват комбинация от четири различни стила гребени, което показва, че работят две двойки алели. Връзката между алелите в епистатична група може да породи много различни фенотипове.
