Buňky mají mnoho úkolů, ale žádné nejsou důležitější než syntéza proteinů. Recept na tuto aktivitu spočívá v deoxyribonukleové kyselině organismu, kterou zdědí od každého rodiče. Buňky pohlavně se množících organismů obsahují dvě uzavřené sady balíčků DNA-protein, chromozomy. Geny jsou chromozomové segmenty, které kódují proteiny, a pár odpovídajících genů od rodičů, známých jako alely, mohou interagovat různými způsoby.
Genový výraz
Geny fungují jako templáty pro syntézu messenger ribonukleové kyseliny (mRNA). Enzymy přepisují genetické informace z DNA genu do řetězců mRNA, které řídí syntézu proteinů prováděnou ribozomy buňky. Lidé mají 23 párů chromozomů, které obsahují asi 20 000 genových párů, ale geny tvoří pouze asi 2 procenta chromozomálních nemovitostí. Každý párový člen nebo alela kóduje víceméně stejný protein, ale přesné kódování se může lišit, a proto exprimuje různé verze proteinu. Některé geny jsou tak mutované, že je nelze vyjádřit jako proteiny.
Dominantní a recesivní alely
V některých případech dominantní alela maskuje výraz svého recesivního partnera. Například rostlina může nést geny, které kódují červené nebo bílé květy. Pokud je dominantní červený gen, potomek může mít bílé květy, pouze pokud obdrží dvě alely pro bílou barvu. Z kříže rodičů s červenými a bílými květy se získá asi 75 procent červenokvětých potomků a 25 procent bílých květů. Bílý znak by mohl odrážet mutaci, díky které je květina neschopná produkovat pigment.
Kodominantní a semidominantní alely
Některé vlastnosti odrážejí stejnou dominanci obou alel ve dvojici. V této situaci je výsledná genová exprese nebo fenotyp produktem různých proteinů syntetizovaných z každé alely. Předpokládejme, že květinové alely druhů rostlin jsou kodominantní. Kříženec rodičů s červenými a bílými květy vyprodukuje potomky se skvrnitými červenými a bílými květy. Pokud by alely byly neúplně dominantní nebo semidominantní, potomci by vykazovali směs fenotyp, růžové květy, protože potomci by měli pouze jednu dávku produkovaného proteinu červená barva.
Epistatické vztahy
Epistáza je interakce mezi dvěma nebo více různými alelovými páry, které se kombinují, aby ovlivnily expresi znaku. Někdy jeden gen maskuje nebo modifikuje expresi více genů. Vědci například identifikovali dva různé geny, které pomáhají určovat tvar kuřecího hřebenu, gen pro hřeben růže a gen pro hřeben hrachu. Hřebeny potomků ukazují kombinaci čtyř různých stylů hřebenů, což naznačuje, že jsou aktivní dva páry alel. Vztahy mezi alelami v epistatické skupině mohou vést k mnoha různým fenotypům.