Матеріальною основою спадковості є хромосоми. Хромосома являє собою складну нуклеопротеїдну структуру, до складу якої входять дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), основні білки – гістони, негістонові білки і невелика кількість рибонуклеїнової кислоти (РНК). Провідна роль у передачі спадковості належить ДНК. Існує чотири різних типи основ ДНК– аденін, цитозин, гуанін, тимін. ( А, Ц, Г, і Т або A, C, G, T). Молекула ДНК складається із двох спірально закручених полінуклеотидних ланцюгів. Реалізація спадкової інформації, записаної в ДНК, здійснюється за участю РНК. Структура РНК дуже подібна до структури ДНК, але має деякі відмінності: це відсутність подвійної спіралі, заміна тиміну на іншу азотисту основу – урацил, а вуглеводу дезоксирибози – на рибозу. Для усіх клітин присутні такі види РНК: рибосомна РНК (рРНК), транспортна (тРНК) та інформаційна, або матрична РНК (мРНК, іРНК). Кожен з них виконує певну функцію, і саме їхня комплексна взаємодія забезпечує синтез даного білка.
Процес синтезу білка в клітині називається біосинтезом і складається з двох етапів: транскрипції і трансляції. Перший етап – транскрипція (переписування) генетичної інформації – перенесення генетичної інформації про нуклеотидну будову на мРНК. Другий етап біосинтезу – трансляція – процес декодування мРНК, в результаті якого інформація з мови послідовності основ мРНК переводиться на мову амінокислотної послідовності білку. Кодони АУГ і ГУГ називають ініціюючими. Триплети УАА, УАГ, УГА не кодують амінокислоти, а є своєрідними ”крапками” (стоп-кодонами ) в процесі зчитування інформації, які визначають закінчення синтезу поліпептидного ланцюга. З трьох нуклеотидів кодону переважне значення мають два перших нуклеотиди, третій може варіювати. В середньому кожна амінокислота кодується трьома триплетами.
Ген – це дискретна одиниця спадковості, за допомогою якої відбувається запис, зберігання і передача генетичної інформації у ряді поколінь.
Основні властивості гена:дискретність (виявляється у характері дії гена, в успадкуванні ознаки, обумовленої даним геном), алельність (чітко проявляється при аналізі успадкування ознак у гібридів, коли прояв ознаки залежить від домінантності, рецесивності та іншого стану гену) і постійність (стабільність нуклеїнових кислот, що відображається в стабільності фенотипових показників).
Специфічні властивості гена:
- один ген може впливати одночасно на перебіг різних реакцій і розвиток багатьох ознак і властивостей організму, таким чином діяти множинно ( плейотропія).
- здатність до сумісного визначення однієї ознаки кількома генами (полімерна, або полігенна дія).
- модифікувати дію інших генів, тобто повністю пригнічувати дію другого неалельного гена (епістаз).
- здатність деяких алелей викликати загибель організму (летальна дія гена), а також мутації інших генів (мутаційна дія гена).