Dziedziczenie to zjawisko zachodzące przy rozmnażaniu. Potomek przejmuje część genomu od ojca i część genomu od matki, w skutek czego powstaje zupełnie nowy organizm, mający cechy nowej jakości, ale też część niezmienionych lub prawie niezmienionych cech po przodkach (nie tylko po rodzicach!).
DNA jest nośnikiem informacji genetycznej, zbudowanym z zasad purynowych (adenina, guanina, inozyna) i pirymidynowych (tymina, cytozyna, uracyl), który występuje w jądrze komórkowym wszystkich komórek organizmu. W dużym uproszczeniu gen jest fragmentem DNA, kodującym informację o sekwencji aminokwasów w białku (tzw. struktura pierwszorzędowa białek), z czym wiąże się postać w jakiej ujawni się dana cecha. Genom, czyli komplet informacji genetycznej występuje w niezmienionej formie w każdej komórce, lecz od rodzaju komórki zależy jakie jego fragmenty są aktywne. Np. komórki mięśniowe mają uaktywnione geny kodujące wzór na białka budulcowe komórek mięśniowych, natomiast komórki układu nerwowego - mają te fragmenty nieaktywne, gdyż nie potrzebują tych białek, ale innych. Wszelkiego rodzaju zaburzenia związane z aktywnością nieodpowiednich lub nieaktywnością odpowiednich genów, nazywamy mutacjami.
U większości organizmów geny występują w postaci dwóch swoistych odmian - alleli. Allele mogą być dominujące (oznaczane dużą literą) lub recesywne (oznaczane małą literą). Jeżeli allel jest dominujący, oznacza to, że nawet jeśli w parze alleli tylko jeden będzie dominujący - cecha i tak objawi się w takiej formie, za jaką on odpowiada. Jeżeli natomiast jest recesywny, jakość cechy, którą wyznacza, ma szansę przejawić się jedynie wtedy, gdy sparowany będzie z drugim allelem recesywnym (gdyż allel dominujący by ją zamaskował). Allele występują pojedynczo jedynie w gametach. Gdy dochodzi do połączenia gamet, powstaje zygota, która może być homozygotą (allele są te same: AA - dominująca, aa - recesywna) lub heterozygotą (allele mieszane: Aa, aA).
Geny zlokalizowane są na chromosomach. Chromosom to specyficzna, bardzo skompresowana forma istnienia nici DNA. Wyglądem przypomina literę X, choć miejsce przecięcia obu "ramion" nie zawsze wyznacza środek. Wyróżniamy dwa rodzaje chromosomów: chromosomy płciowe i autosomy (wszystkie pozostałe). Przekazanie genów potomkowi odbywa się poprzez specjalne komórki, tzw. komórki szlaku płciowego - gamety. W procesie mejozy u każdego z rodziców powstają odpowiednie gamety: u kobiet - żeńskie (oocyty), u mężczyzn - męskie (plemniki). Zestaw genów zawartych w takich komórkach jest haploidalny (pojedynczy). Podczas zapłodnienia powstaje zygota z diploidalnym (podwójnym) zestawem genów: jeden od matki i jeden od ojca. Pojedyncze nici od rodziców łączą się w strukturę typową dla DNA - podwójną helisę, zgodnie z zasadą komplementarności (zasady tworzące jedną z nici łączą się z odpowiadającymi im zasadami na drugiej). Powstała w ten sposób nić DNA, odznacza się zupełnie nowym zestawem genów, co jednak nie zawsze oznacza drastyczne zmiany wyglądu potomka (kilka genów może kodować to samo białko lub kilka białek pełnić podobne funkcje).
Twórcą chromosomowej teorii dziedziczenia był amerykański genetyk Tomasz Morgan. Prowadził on badania na muszkach owocowych (Drosophila Melanogaster), gdyż gatunek ten posiada wiele cech ułatwiających obserwację: krótki cykl rozwojowy, niskie wymagania pokarmowe, mały komplet chromosomów (8 sztuk w fazie haploidalnej), chromosomy politeniczne (olbrzymie) w śliniankach (łatwe w obserwacji mikroskopowej) oraz zestaw cech które nietrudno obserwować i w większości zawarte są one w genach. Na podstawie swoich obserwacji ustalił co następuje:
1. Dziedziczenie cech z pokolenia na pokolenie odbywa się za pomocą genów.
2. Geny potomków są identyczne z wyjściowymi (niekoniecznie - mogą wystąpić poślizgi przy odczycie genów co skutkować może mutacjami).
3. Każdy gen ma swoje stałe, określone miejsce w chromosomie, tzw. locus (niekoniecznie - współczesne badania wykazały bowiem istnienie transpozonów, genów skaczących, zdolnych do zmiany miejsca nie tylko w obrębie chromosomu, ale też pomiędzy chromosomami; ponadto u organizmów niższych istnieje zjawisko horyzontalnego przenoszenia genów - z organizmu na organizm, bez rozmnażania).
4. Geny w chromosomach ułożone są jeden za drugim, liniowo.
5. Do gamety wchodzi prawidłowo tylko jeden chromosom płciowy.
6. Chromosom Y (męski) jest prawie pusty i zawiera nieliczne (choć bardzo istotne) geny, tzw. geny holandryczne (które mają wpływ na kształtowanie się płci).
7. W czasie mejozy, kiedy tworzą się gamety, dochodzi do crossing over, czyli do wymiany odcinków chromatyd między chromosomami homologicznymi, co jest przyczyną rekombinacji i zwiększa różnorodność powstających gamet.
8. Geny zlokalizowane na chromosomie X (żeńskim) określane są jako sprzężone z płcią. Oznacza to, że ujawnienie się cechy, którą wyznaczają zależy od płci osobnika z danym genotypem. U człowieka do cech warunkowanych przez geny sprzężone z płcią należą: hemofilia, daltonizm i niektóre poważniejsze niedobory odporności.
Hemofilia jest schorzeniem objawiającym się niską krzepliwością krwi. Gen odpowiedzialny za krzepliwość znajduje się na chromosomie X i oznaczany jest jako H, a jego allel recesywny (h) wywołuje hemofilię. Chromosom Y w tym wypadku oznaczany jest jako 0, gdyż nie ma wpływu na rozwój choroby, ani na jej przekazywanie. Ryzyko zachorowań na hemofilię u mężczyzn jest zatem daleko większe niż u kobiet, gdyż nie posiadają oni drugiego chromosomu X, na którym mógłby się znajdować maskujący, dominujący allel H. Kobieta z jednym allelem recesywnym nie zachoruje na hemofilię - będzie jedynie nosicielką.
Daltonizm to schorzenie zaburzające widzenie kolorów. Gen, który koduje białko - rodopsynę (które odpowiada za widzenie czerwieni), zlokalizowany jest na chromosomie X, oznaczany jest jako: D. Podobnie jak w przypadku hemofilii, także allel recesywny daltonizmu (d) odpowiada za ujawnienie się choroby. Dziedziczenie cech związanych z daltonizmem jest więc identyczne jak w przypadku hemofilii.
Oprócz cech sprzężonych z płcią, są też tzw. cechy związane z płcią. Geny za nie odpowiadające zlokalizowane są na autosomach, a ujawnienie się danej cechy zależy od czynników wynikających z przynależności do danej płci. Dotyczy to na przykład łysienia. Allel dominujący (Ł) odpowiada za wypadanie włosów, a recesywny (ł) nie ma z tym nic wspólnego. Sprawa wydaje się więc prosta w przypadku homozygot: ŁŁ - łysieje, łł - ma bujny włos. Jeśli weźmiemy pod uwagę heterozygotę Łł wtedy łysienie objawi się tylko u mężczyzn, kobiety zaś (w większości przypadków) pozostaną "owłosione". A wszystko za sprawą testosteronu. Wysokie jego stężenie powoduje przy takim genotypie podatność na wypadanie włosów. Jak wiadomo jest to męski hormon, u kobiet wydzielany w bardzo niewielkich ilościach (pomijając oczywiście różnego rodzaju zaburzenia wydzielania tego hormonu u płci pięknej) i dlatego łysienie częściej dotyka mężczyzn.
