Stanice moraju obaviti mnogo poslova, ali niti jedan nije važniji od sinteze proteina. Recept za ovu aktivnost sastoji se od deoksiribonukleinske kiseline u organizmu, koju nasljeđuje od svakog roditelja. Stanice organizama koji se spolno razmnožavaju sadrže dva podudarna kompleta paketa DNA-proteina, kromosome. Geni su segmenti kromosoma koji kodiraju proteine, a par odgovarajućih gena roditelja, poznatiji kao aleli, mogu međusobno komunicirati na različite načine.
Ekspresija gena
Geni djeluju kao predlošci za sintezu glasničke ribonukleinske kiseline (mRNA). Enzimi prepisuju genetske informacije iz DNK gena na mRNA niti koje pokreću sintezu proteina koju izvode stanični ribosomi. Ljudi imaju 23 para kromosoma koji sadrže oko 20 000 genskih parova, ali geni čine samo oko 2 posto kromosomskih nekretnina. Svaki član para ili alel kodira više ili manje isti protein, ali točno se kodiranje može razlikovati i stoga izražava različite verzije proteina. Neki su geni toliko mutirani da se ne mogu izraziti kao proteini.
Dominantni i recesivni aleli
U nekim slučajevima dominantan alel maskira izraz svog recesivnog partnera. Na primjer, biljka može nositi gene koji kodiraju crvene ili bijele cvjetove. Ako je crveni gen dominantan, potomstvo može imati bijele cvjetove samo ako dobije dva alela za bijelu boju. Križanje roditelja crveno-bijelih cvjetova daje oko 75 posto crvenocvjetnih potomaka i 25 posto bijelocvjetnih. Bijela osobina može odražavati mutaciju koja čini cvijet nesposobnim za stvaranje pigmenta.
Kodominantni i poludominantni Aleli
Neke osobine odražavaju jednaku dominaciju oba alela u paru. U ovoj situaciji, rezultirajuća ekspresija gena, ili fenotip, proizvod je različitih proteina sintetiziranih iz svakog alela. Pretpostavimo da su aleli boje cvijeta za neku vrstu biljaka kodominantni. Križanje roditelja s crvenim i bijelim cvjetovima rodit će potomstvo s pjegavim crvenim i bijelim cvjetovima. Da su aleli bili nepotpuno dominantni ili poludominantni, potomci bi pokazivali pomiješano fenotip, ružičasti cvjetovi, jer bi potomci imali samo jednu dozu proteina koji stvara crvena boja.
Epistatički odnosi
Epistaza je interakcija između dva ili više različitih parova alela koji se kombiniraju kako bi utjecali na izražavanje neke osobine. Ponekad jedan gen maskira ili modificira ekspresiju više gena. Primjerice, istraživači su identificirali dva različita gena koja pomažu u određivanju oblika pilećeg češlja, gen češlja ruže i gen češlja graška. Češlji potomstva pokazuju kombinaciju četiri različita stila češlja, što znači da su na djelu dva para alela. Odnosi između alela u epistatičkoj skupini mogu dovesti do mnogih različitih fenotipova.
