Um Gene und ihre biologische Funktion in der Vererbung zu verstehen, ist es notwendig, die chemische Zusammensetzung und Struktur der DNA zu verstehen. Obwohl einige Viren ihre genetische Information in Form von Ribonukleinsäure (RNA) tragen, tragen die meisten höheren Lebensformen genetische Information in Form von DNA, dem Molekül, aus dem Chromosomen bestehen.,

Das vollständige DNA-Molekül wird oft als Blaupause für das Leben bezeichnet, da es alle Anweisungen zur Bildung von Genen für das Wachstum und die Funktion der meisten Organismen enthält. Dieses Grundmolekül ähnelt im Aussehen einer Wendeltreppe, die auch als Doppelhelix bezeichnet wird. Die Seiten der DNA – Doppelhelixleiter bestehen aus alternativen Zucker-und Phosphatmolekülen, wie Glieder in einer Kette., Die Sprossen oder Schritte der DNA bestehen aus einer Kombination von vier stickstoffhaltigen Basen-zwei Purinen (Adenin und Guanin ) und zwei Pyrimidinen (Cytosin und Thymin ). Die vier Buchstaben, die diese Basen (A, G, C und T) bezeichnen, sind das Alphabet des genetischen Codes. Jede Sprosse des DNA-Moleküls enthält eine Kombination von zwei dieser Buchstaben, von denen einer von jeder Seite herausragt. In diesem genetischen Code verbindet sich A immer mit T und C mit G, um ein so genanntes Basispaar zu bilden. Spezifische Sequenzen dieser Basenpaare, die durch Wasserstoffatome miteinander verbunden sind, bilden die Gene.,

Während ein Vier-Buchstaben-Alphabet für die Konstruktion des umfassenden Vokabulars, das die unzähligen Lebensformen auf der Erde beschreibt und bestimmt, eher klein erscheinen mag, sind die Sequenzen oder die Reihenfolge dieser Basispaare nahezu unbegrenzt. Zum Beispiel könnten verschiedene Sequenzen oder Sprossen, aus denen ein einfaches Sechs-Basen-Gen besteht, ATCGGC oder TAATCG oder AGCGTA oder ATTACG usw. sein. Jede dieser Kombinationen hat eine andere Bedeutung. Verschiedene Sequenzen liefern den Code nicht nur für die Art des Organismus, sondern auch für bestimmte Merkmale wie braunes Haar und blaue Augen., Je komplexer ein Organismus, von Bakterien bis zum Menschen, desto mehr Sprossen oder genetische Sequenzen erscheinen auf der Leiter. Die gesamte genetische Zusammensetzung eines Menschen kann beispielsweise 120 Millionen Basenpaare enthalten, wobei die durchschnittliche Geneinheit 2.000 bis 200.000 Basenpaare lang ist. Außer eineiigen Zwillingen haben keine zwei Menschen genau die gleiche genetische Information.

Die genetische Information wird während des Prozesses der DNA-Replikation dupliziert, der einige Stunden vor Beginn der Zellteilung (Mitose) beginnt., Um während der Mitose identische genetische Informationen zu erzeugen, entpacken die Wasserstoffbrücken, die die beiden DNA-Hälften zusammenhalten, in Gegenwart von Proteinen, die als Helicasen bezeichnet werden, um einzelne DNA-Stränge freizulegen. Diese alten Stränge dienen als Vorlagen, um neue DNA-Moleküle herzustellen. Die Replikation wird durch diese Trennung von DNA initiiert und erfordert kurze DNA-Fragmente (Primer), um die Synthese eines neuen DNA-Strangs durch spezifische zelluläre Enzyme, sogenannte DNA-Polymerasen, zu beginnen., DNA mutiert selten während der Replikation, da das Korrekturlesen und“ Reparieren “ Enzyme sicherstellen, dass Fehler schnell repariert werden, um die Genauigkeit der genetischen Information zu schützen. Nach Abschluss hat jede neue Hälfte der DNA-Leiter die identischen Informationen wie die alte. Dies wird durch die Tatsache erreicht, dass T immer mit A und C mit G kombiniert wird, daher, wenn die Schablone eine Sequenz ATGCTG hatte, wird der neu hergestellte zweite Strang TACGAC sein. Wenn die Zellmitose abgeschlossen ist, enthält jede neue Zelle eine exakte Replik der DNA.,

Zellen enthalten Hunderte verschiedener Proteine und ihre Funktionen hängen davon ab, welche der tausenden Arten verschiedener Proteine sie enthält. Proteine bestehen aus Aminosäureketten. Die Anordnung der Aminosäuren zum Aufbau spezifischer Proteine wird durch die in DNA enthaltene oder kodierte Basepair-Sequenz bestimmt. Diese genetische Information muss in Proteine umgewandelt werden, die mehr als die Hälfte aller festen Körpergewebe bilden und die meisten biologischen Prozesse innerhalb und zwischen diesen Geweben steuern., Dies wird erreicht, indem der genetische Code verwendet wird, bei dem es sich um einen Satz von 64 Basen-Drillingen (sogenannte Codons) handelt, die jeder Aminosäure und den Initiations-und Beendigungssignalen für die Proteinsynthese entsprechen.

Da die Stellen der Proteinproduktion außerhalb des Zellkerns liegen, müssen die Anweisungen zu ihrer Herstellung aus dem Zellkern transportiert werden. Der Bote, der diese Anweisungen trägt, ist Messenger-RNA oder mRNA (ein einzelsträngiges Molekül, das ein Spiegelbild der Basenpaare auf der DNA hat)., mRNA wird im Kern während eines Prozesses namens Transkription hergestellt und ein einzelnes Molekül RNA enthält Anweisungen zur Herstellung von nur einem Protein. Nach dem Export aus dem Kern wird es zu Ribosomen transportiert, die die Proteinfabriken in der Zelle sind. In Ribosomen werden die Informationen aus mRNA decodiert, um ein Protein zu erzeugen. Dieser Prozess wird Übersetzung genannt. Der Informationsfluss ist nur ein Weg von DNA zu RNA und zu Protein. Daher können Merkmale, die während des Lebens eines Organismus erworben wurden, wie z. B. größere Muskeln oder die Fähigkeit, Klavier zu spielen, nicht vererbt werden., Menschen können jedoch Gene haben, die es ihnen erleichtern, diese Eigenschaften durch Bewegung oder Übung zu erwerben.