Каждая хромосома в своем нереплицированном состоянии состоит из одной хроматиды, которая представляет собой просто очень длинную молекулу ДНК, к которой прикреплено большое количество комплексов гистоновых белковых молекул. Каждый из этих комплексов представляет собой октамер, состоящий из четырех субъединиц, каждая из которых содержит пару подтипов гистонов. Эти гистоны скорее похожи на катушки, и ДНК в хромосомах обвивается вокруг гистона почти вдвое, прежде чем перейти к следующему октамеру. Каждый локальный массив гистон-ДНК называется нуклеосомой. Эти нуклеосомы деформируются, скручиваются и скручиваются так сильно, что, хотя длина полностью выпрямленной хроматиды составляет около 2 метров, каждая хромосома вместо этого вписывается в клетку шириной менее одной миллионной метра.

Гистоны составляют около 40 процентов каждой хромосомы по массе, а ДНК - остальные 60 процентов. В то время как гистоны рассматриваются в основном как структурные белки, способ, которым они допускают и заставляют спираль и суперскручение ДНК, делает определенные пятна вдоль молекулы ДНК особенно удобными для взаимодействия с другими молекулами. Это, в свою очередь, может влиять на то, какие гены в ДНК (ген, представляющий собой все кодоны ДНК, которые содержат информацию для данного белкового продукта) являются наиболее активными или наиболее подавленными.

Когда хромосомы реплицируются, две результирующие идентичные хроматиды соединяются структурой, называемой центромером, которая обычно находится не в центре каждой линейной хроматиды, а по существу в одну сторону. Более длинные сегменты парных («сестринских») хроматид называются q-плечами, а более короткие сегменты - дублированными p-плечами.

ДНК является одной из двух так называемых нуклеиновых кислот в мире биологии, и она гораздо более известна, чем ее товарищ рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеиновые кислоты состоят из полимеров (которые могут расти очень долго) из единиц, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид состоит из пятиуглеродного сахара, фосфатной группы и одного из четырех богатых азотом оснований. В ДНК сахар является дезоксирибозой, а в РНК - рибозой. Кроме того, в то время как нуклеотиды ДНК содержат одно из четырех оснований аденин, цитозин, гуанин и тимин, в РНК урацил заменяет тимин. ДНК является двухцепочечной, с двумя нитями, связанными у каждого нуклеотида азотистыми основаниями. Аденин (А) сочетается с тимином (Т) и только с ним, а цитозин (С) сочетается с гуанином (G) и только с ним. Различия между молекулами ДНК являются причиной генетической изменчивости между людьми, и эти различия полностью обусловлены тем фактом, что каждый нуклеозид может иметь одно из четырех оснований, что обеспечивает практически неограниченное количество комбинаций в длинной молекуле.

Строка из трех оснований (или, что эквивалентно для настоящих целей, трех нуклеотидов) называется триплетным кодоном. Это потому, что каждая трехосновная последовательность несет «код» для создания одной аминокислоты, а аминокислоты являются строительными блоками белка. Таким образом, A-G-C является кодоном, A-G-T является другим кодоном и т. Д. Для всех 64 возможных трехосновных кодонов, составленных из четырех различных оснований всего (43 = 64). Всего 20 аминокислот используются для выработки белков у людей, поэтому 64 уникальных триплетных кодонов более чем достаточно, и фактически некоторые аминокислоты состоят из двух или даже трех разных кодонов.

Информация кодируется в РНК, сделанной из ДНК, в процессе, называемом транскрипцией, который происходит в ядре, в то время как процесс получения белков из РНК называется трансляцией и происходит в цитоплазме клетки после того, как недавно транскрибированная РНК выходит за пределы ядра.

Практически каждый, кто знаком с поп-культурой и ее криминальными драмами, не говоря уже о науке, слышал о ДНК или дезоксирибонуклеиновой кислоте. И даже те, кто не знает, что означают буквы - дезоксирибонуклеиновая кислота, - считают, что ДНК - это что-то вроде микроскопического отпечатка пальца, причем каждый из миллиардов людей на планете несет уникальную форму этого таинственного материала. Точно так же большинство людей определенного возраста знают, что ДНК - это «нечто», которое родители передают своим детям, чтобы сделать семейные черты такими, какие они есть.

Генотип и фенотип, хотя, возможно, звучат немного как мультяшные братья и сестры, являются центральными понятиями в базовой генетике. Они связаны тем же фундаментальным образом, что и «план» и «построение» или «рецепт» и «еда»: генотип организма предоставляет конкретные инструкции для выполнения какой-либо работы по сборке, тогда как его фенотип представляет видимые, ощутимые результаты этой сборочной работы.

Чтобы понять, как соотносятся генотипы и фенотипы человеческих признаков, приведем базовый обзор моделей наследования на молекулярном уровне.

Слово «органелла» означает «маленький орган». Однако органеллы намного меньше, чем органы растений или животных. Подобно тому, как орган выполняет определенную функцию в организме, например, глаз помогает рыбе видеть, так и тычинка помогает цветку размножаться, каждый из органелл выполняет определенные функции в клетках. Клетки представляют собой автономные системы внутри своих соответствующих организмов, и органеллы внутри них работают вместе, как компоненты автоматизированной машины, чтобы обеспечить бесперебойную работу. Когда дела идут не так гладко, существуют органеллы, ответственные за самоуничтожение клеток, также известные как запрограммированная гибель клеток.