Celler har mange gøremål at udføre, men ingen er vigtigere end at syntetisere proteiner. Opskriften på denne aktivitet ligger i en organisms deoxyribonukleinsyre, som den arver fra hver forælder. Cellerne i seksuelt reproducerende organismer indeholder to matchede sæt DNA-proteinpakker, kromosomerne. Gener er kromosomsegmenter, der koder for proteiner, og et par matchende gener fra forældrene, kendt som alleler, kan interagere på forskellige måder.
Genekspression
Gener fungerer som skabeloner til syntese af messenger ribonukleinsyre (mRNA). Enzymer transskriberer genetisk information fra genets DNA til mRNA-tråde, der driver proteinsyntese udført af cellens ribosomer. Mennesker har 23 par kromosomer, der indeholder ca. 20.000 genpar, men gener udgør kun ca. 2 procent af den kromosomale fast ejendom. Hvert parmedlem eller allel koder for mere eller mindre det samme protein, men den nøjagtige kodning kan variere og udtrykker derfor forskellige versioner af proteinet. Nogle gener er så muterede, at de ikke kan udtrykkes som proteiner.
Dominante og recessive alleler
I nogle tilfælde maskerer en dominerende allel udtrykket for sin recessive partner. For eksempel kan en plante bære gener, der koder for enten røde eller hvide blomster. Hvis det røde gen er dominerende, kan et afkom kun have hvide blomster, hvis det får to alleler til hvid farve. Et kors af rød- og hvidblomstrede forældre giver cirka 75 procent rødblomstrede afkom og 25 procent hvidblomstrede afkom. Det hvide træk kan afspejle en mutation, der gør blomsten ude af stand til at producere pigment.
Codominant og Semidominant Alleles
Nogle træk afspejler den samme dominans af begge alleler i et par. I denne situation er den resulterende genekspression eller fænotype produktet af de forskellige proteiner syntetiseret fra hver allel. Antag, at blomsten farve alleler for en art af planter er codominant. Et kryds mellem rødblomstrede og hvidblomstrede forældre vil producere afkom med plettede røde og hvide blomster. Havde alleler været ufuldstændigt dominerende eller semidominant, ville afkomene udvise en blandet fænotype, lyserøde blomster, fordi afkomene kun ville have en enkelt dosis af det protein, der producerer rød farve.
Epistatiske forhold
Epistasis er en interaktion mellem to eller flere forskellige allelpar, der kombineres for at påvirke ekspressionen af et træk. Nogle gange maskerer eller ændrer et gen ekspressionen af flere gener. For eksempel har forskere identificeret to forskellige gener, der hjælper med at bestemme formen på en kyllingekam, rosekamgenet og ærtekamgenet. Afkomets kamme viser en blanding af fire forskellige kamstile, hvilket indikerer, at to allelpar er på arbejde. Forholdet mellem allelerne i en epistatisk gruppe kan give anledning til mange forskellige fænotyper.