Šūnām ir jāveic daudzi darbi, taču neviens no tiem nav svarīgāks par olbaltumvielu sintezēšanu. Šīs aktivitātes recepte atrodas organisma dezoksiribonukleīnskābē, kuru tā pārmanto katram no vecākiem. Seksuāli reproducējošu organismu šūnas satur divus saskaņotus DNS-olbaltumvielu iepakojumu komplektus - hromosomas. Gēni ir hromosomu segmenti, kas kodē olbaltumvielas, un vecāku saskaņotu gēnu pāris, kas pazīstams kā alēles, var mijiedarboties dažādos veidos.
Gēnu izteiksme
Gēni darbojas kā veidnes kurjera ribonukleīnskābes (mRNS) sintēzei. Fermenti no gēna DNS pārraksta ģenētisko informāciju uz mRNS virknēm, kas virza olbaltumvielu sintēzi, ko veic šūnas ribosomas. Cilvēkiem ir 23 hromosomu pāri, kas satur apmēram 20 000 gēnu pāru, bet gēni veido tikai aptuveni 2 procentus no hromosomu nekustamā īpašuma. Katrs pāra loceklis jeb alēle kodē vairāk vai mazāk vienu un to pašu olbaltumvielu, taču precīzs kodējums var atšķirties un tāpēc izteikt dažādas olbaltumvielu versijas. Daži gēni ir tik mutēti, ka tos nevar izteikt kā olbaltumvielas.
Dominējošās un recesīvās alēles
Dažos gadījumos dominējošā alēle maskē tā recesīvā partnera izpausmi. Piemēram, augā var būt gēni, kas kodē sarkanos vai baltos ziedus. Ja dominē sarkanais gēns, tad pēcnācējiem var būt balti ziedi tikai tad, ja par balto krāsu viņš saņem divas alēles. Sarkano un balto ziedu vecāku krusts dod apmēram 75 procentus sarkanu ziedu pēcnācēju un 25 procentus baltu ziedu. Baltā iezīme var atspoguļot mutāciju, kas padara ziedu nespēju ražot pigmentu.
Kodominantās un pusdominējošās alēles
Dažas pazīmes atspoguļo abu alēļu vienādu dominanci pārī. Šajā situācijā iegūtā gēnu ekspresija jeb fenotips ir dažādu olbaltumvielu produkts, kas sintezēts no katras alēles. Pieņemsim, ka augu sugai ziedu krāsu alēles ir kodominantas. Krustojums starp sarkanziedu un balto ziedu vecākiem radīs pēcnācējus ar plankumainiem sarkanbaltiem ziediem. Ja alēles būtu bijušas nepilnīgi dominējošas vai pusdominējošas, pēcnācējiem būtu sajaukts fenotips, sārti ziedi, jo pēcnācējiem būtu tikai viena deva proteīna, kas ražo sarkanā krāsa.
Epistatiskās attiecības
Epistāze ir divu vai vairāku dažādu alēļu pāru mijiedarbība, kas apvienojas, lai ietekmētu pazīmes izpausmi. Dažreiz viens gēns maskē vai modificē vairāku gēnu izpausmi. Piemēram, pētnieki ir identificējuši divus dažādus gēnus, kas palīdz noteikt vistas ķemmes formu, rožu ķemmes gēnu un zirņu ķemmes gēnu. Pēcnācēju ķemmes parāda četru dažādu ķemmes stilu sajaukumu, norādot, ka darbojas divi alēļu pāri. Attiecības starp alēlijām epistatiskā grupā var izraisīt daudz dažādu fenotipu.