תוֹכֶן
לתאים יש מטלות רבות לבצע, אך אף אחת מהן אינה חשובה יותר מסינתזת חלבונים. המתכון לפעילות זו שוכן בחומצה deoxyribonucleic של האורגניזם, שהוא יורש מכל הורה. התאים של אורגניזמים המתרבים מינית מכילים שתי קבוצות תואמות של חבילות חלבון DNA, הכרומוזומים. גנים הם מקטעי כרומוזום המקודדים לחלבונים, וזוג גנים תואמים מההורים, המכונים אללים, יכולים ליצור אינטראקציה בדרכים שונות.
ביטוי גנים
הגנים משמשים כתבניות לסינתזה של חומצה ריבונוקליאית מסנג'רית (mRNA). אנזימים מתמללים מידע גנטי מ- DNA של הגן לרצועות mRNA המניעות סינתזת חלבון המבוצעת על ידי ריבוזומי התא. לבני אדם יש 23 זוגות כרומוזומים המכילים כ 20,000 זוגות גנים, אך הגנים מהווים רק כשני אחוז מהנדל"ן הכרומוזומלי. כל חבר זוג, או אלל, מקודד פחות או יותר לאותו חלבון, אך הקידוד המדויק יכול להיות שונה ולכן מבטא גרסאות שונות לחלבון. ישנם גנים המוטנטים כל כך שהם לא יכולים לבוא לידי ביטוי כחלבונים.
אללים דומיננטיים ורססיביים
בחלק מהמקרים, אלל דומיננטי מסתיר את הביטוי של בן זוגה הרססיבי. לדוגמה, צמח עשוי לשאת גנים המקודדים לפרחים אדומים או לבנים. אם הגן האדום דומיננטי, אז לצאצא יכול להיות פרחים לבנים רק אם הוא מקבל שני אללים לצבע לבן. צלב של הורים פרחים אדומים ולבנים מניב כ 75 אחוז צאצאים פרחים אדומים וכ 25 אחוז פרחים לבנים. התכונה הלבנה עשויה לשקף מוטציה שהופכת את הפרח לא מסוגל לייצר פיגמנט.
אללים קודומיננטיים וסמידומיננטיים
תכונות מסוימות משקפות את הדומיננטיות השווה של שני האללים בזוג. במצב זה ביטוי הגנים שנוצר, או פנוטיפ, הוא תוצר של החלבונים השונים המסונתזים מכל אלל. נניח שאללים בצבע הפרחים עבור מין של צמחים הם codominant. צלב בין הורים פרחים אדומים לפרחים לבנים יפיק צאצאים עם פרחים אדומים ולבנים מנוקדים. אילו האללים היו דומיננטיים לחלוטין, או חצי-דומיננטיים, הצאצאים היו מציגים פנוטיפ מעורבב, פרחים ורודים, מכיוון שלצאצאים הייתה מנה אחת בלבד של החלבון המייצר צבע אדום.
יחסים אפיסטטיים
אפיסטזיס הוא אינטראקציה בין שני זוגות אלל שונים או יותר שמשתלבים כדי להשפיע על הביטוי של תכונה. לפעמים, גן אחד מסווה או משנה את הביטוי של גנים מרובים. לדוגמה, חוקרים זיהו שני גנים שונים העוזרים לקבוע את צורת המסרק של תרנגולת, גן מסרק הוורדים וגן מסרק האפונה. מסרקי הצאצאים מראים תערובת של ארבעה סגנונות מסרק שונים, המעידים על שני זוגות אלל בעבודה. מערכות היחסים בין האללים בקבוצה אפיסטטית יכולים לעורר פנוטיפים רבים ושונים.