Gene kommen in Körperzellen in der Regel in Paaren vor. Jedes Gen enthält zwei Allele. Dabei handelt es sich um zwei mögliche Zustandsformen des Gens. Ihre Kombination bestimmt die Ausprägung eines Merkmals. Ein Merkmal ist beispielsweise die Blütenfarbe oder die Form des Blattes. Befinden sich in einem Gen zwei gleiche Allele, so ist es rein- oder gleicherbig (homozygot). Enthält das Gen zwei verschiedene Allele, so ist es mischerbig (heterozygot).
Ein Allel (Merkmalsausprägung) kann entweder dominant (herrschende) oder rezessiv (untergeordnete) sein. Dominante Merkmalsausprägungen setzen sich gegenüber rezessiven bei der Vererbung durch.
Als ein Gen wird ein Abschnitt auf einen Chromosom (DNS-Abschnitt) bezeichnet, der die Grundinformation zur Herstellung eines bestimmten Proteins enthält. Gene können aktiviert oder inaktiv sein. Sind sie inaktiv, so produzieren sie kein entsprechendes Protein; sind sie aktiv, so läuft die Proteinsynthese.
Der Herstellungsprozess wird Transkription genannt. Die Transkription (lat.: umschreiben) ist ein Ablesevorgang der durch Enzyme (Stoffe, die einen chemischen Prozess beschleunigen) gesteuert wird. Bei der Transkription wird eine komplementäre (gegensätzliche) Kopie des DNS-Teilstücks in Form von RNS (Ribonukleinsäure) hergestellt. Diese kurzen RNS-Stücke können in der Zelle transportiert werden. Binden sich Ribosomen an die RNS-Stücke, so kann die eigentliche Proteinsynthese, die Translation, beginnen. Die Bausteine der Proteine sind Aminosäuren.
Die RNS setzt sich aus nur vier Basen zusammen: Adenin, Uracil, Guanin und Cytosin. Immer drei dieser Nukleinbasen produzieren eine Aminosäure durch einen Triplettcode. Damit gibt es 43, also 64 Möglichkeiten. Tatsächlich codieren 61 Kombinationen 20 Aminosäuren; die drei übrigen dienen als Stoppzeichen. Als Startzeichen dient das Triplett AUG; es verschlüsselt die Aminosäure Methionin.
DNA = deoxyribonucleic acid (engl.),
DNS = Desoxyribonukleinsäure
RNA = ribonucleic acid (engl.),
RNS = Ribonukleinsäure
Genkopplung
Der amerikanische Genetiker Thomas Hunt Morgan (1866-1945) führte Kreuzungsexperimente mit Taufliegen (Drosophila melanogaster) durch. Er wählte diese Fliegenart, weil sie sich leicht züchten ließ, eine kurze Generationszeit und eine hohe Zahl an Nachkommen aufwies. Drosophila besitzt nur vier Chromosomenpaare.
Morgan kreuzte Zucht-Fliegen mit Stummelflügel und schwarzer Körperfarbe mit der Wildform (normale Flügel und braune Körperfarbe). Hier handelt es sich um einen dominant-rezessiven Erbgang. Die 1. Mendelsche Regel war erfüllt, die Nachkommen waren uniform und entsprachen der Wildform. Anschließend führte Morgan eine Rückkreuzung durch, d.h. er kreuzte die Nachkommen der 1. Generation mit reinerbig rezessiven Fliegen (Stummelflügel und schwarze Körperfarbe). Das Ergebnis wich jedoch von der 3. Mendelschen Regel ab. Denn Morgan erhielt nur Fliegen mit den dominanten Merkmalen normale Flügel und braune Körperfarbe sowie Fliegen mit den rezessiven Merkmalen Stummelflügel und schwarze Körperfarbe im Verhältnis 1:1.
Morgen schloss daraus, dass die Gene für die Flügelform und Körperfarbe auf dem gleichen homologen Chromosomenpaar liegen. Sie werden also nur gemeinsam – also gekoppelt – vererbt. Durch diese Genkopplung ist die freie Kombinierbarkeit (nach Mendel) nicht mehr möglich.