Les cellules ont de nombreuses tâches à accomplir, mais aucune n'est plus importante que la synthèse des protéines. La recette de cette activité réside dans l'acide désoxyribonucléique d'un organisme, dont il hérite de chaque parent. Les cellules des organismes sexuellement reproducteurs contiennent deux ensembles appariés de paquets ADN-protéine, les chromosomes. Les gènes sont des segments de chromosomes qui codent pour les protéines, et une paire de gènes correspondants des parents, appelés allèles, peuvent interagir de différentes manières.
Expression des gènes
Les gènes agissent comme modèles pour la synthèse de l'acide ribonucléique messager (ARNm). Les enzymes transcrivent l'information génétique de l'ADN du gène sur les brins d'ARNm qui stimulent la synthèse des protéines par les ribosomes de la cellule. Les humains ont 23 paires de chromosomes qui contiennent environ 20 000 paires de gènes, mais les gènes ne représentent que 2% de l'immobilier chromosomique. Chaque membre de la paire, ou allèle, code pour plus ou moins la même protéine, mais le codage exact peut différer et par conséquent exprimer différentes versions de la protéine. Certains gènes sont tellement mutés qu'ils ne peuvent pas être exprimés en tant que protéines.
Allèles dominants et récessifs
Dans certains cas, un allèle dominant masque l'expression de son partenaire récessif. Par exemple, une plante pourrait porter des gènes codant pour des fleurs rouges ou blanches. Si le gène rouge est dominant, alors une progéniture peut avoir des fleurs blanches seulement si elle reçoit deux allèles pour la couleur blanche. Un croisement de parents à fleurs rouges et blanches donne environ 75 pour cent de progéniture à fleurs rouges et 25 pour cent de fleurs à fleurs blanches. Le trait blanc peut refléter une mutation qui rend la fleur incapable de produire du pigment.
Allèles codominants et semidominants
Certains traits reflètent la dominance égale des deux allèles dans une paire. Dans cette situation, l'expression génique résultante, ou phénotype, est le produit des différentes protéines synthétisées à partir de chaque allèle. Supposons que les allèles de la couleur des fleurs pour une espèce de plantes soient codominants. Un croisement entre les parents à fleurs rouges et à fleurs blanches produira une progéniture avec des fleurs rouges et blanches tachetées. Si les allèles étaient incomplètement dominants, ou semi-dominants, la progéniture présenterait un phénotype mixte, des fleurs roses, parce que la progéniture n'aurait qu'une seule dose de la protéine qui produit la couleur rouge.
Relations épistatiques
L'épistasie est une interaction entre deux ou plusieurs paires d'allèles différentes qui se combinent pour influencer l'expression d'un trait. Parfois, un gène masque ou modifie l'expression de plusieurs gènes. Par exemple, les chercheurs ont identifié deux gènes différents qui aident à déterminer la forme d'un peigne de poulet, le gène peigne de rose et le gène peigne de pois. Les peignes de progéniture montrent un mélange de quatre styles de peigne différents, indiquant deux paires d'allèles sont au travail. Les relations entre les allèles dans un groupe épistatique peuvent donner lieu à de nombreux phénotypes différents.
