В основе передачи наследственных признаков всего живого (растений, животных и человека) лежат прежде всего законы наследования, открытые Г.Менделем в 1865 г. Они позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности, согласно которой преемственность свойств в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом, находящихся в ядре клеток и заключающих в себе всю генетическую информацию.
По современным данным науки, хромосомы ядерного вещества представляют собой гигантские полимерные молекулы, состоящие из нитей нуклеиновых кислот и небольшого количества белка. Каждая пара хромосом имеет определённый набор генов, контролирующих проявление того или иного признака. Химическая природа гена стала известной в последние десятилетия после расшифровки структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и механизма её самоудвоения. В состав ДНК входят сахар де-зоксирибоза, фосфорная кислота и 4 основания — аденин, гуанин, тимин и цитозин. Молекулы ДНК имеют двухнитчатую структуру. Обе параллельно идущие нити свёрнуты спиралью, а между этими нитями, как ступеньки в винтовой лестнице, расположены основания. При этом аденин (А) соединяется только с тимином (Т), а гуанин (Г) — только с цитозином (Ц). В настоящее время установлено, что вся наследственная информация о признаках растений, животных и человека, всё разнообразие живого мира кодируется на нитях ДНК благодаря чередованию этих 4 нуклеотидов. Суть такого кода состоит в том, что каждые 3 рядом лежащих нуклеотида кодируют определённую аминокислоту и таким образом «записывается» информация о последовательности аминокислот в белке. Всего известно 20 аминокислот, различные вариации из которых определяют всё разнообразие белков в живой материи. С этими белками в свою очередь связано формирование тех или иных особенностей организма (например, групповая принадлежность крови, цвет волос и глаз у человека и многие другие свойства).
Синтез белка на основе генетического кода происходит в цитоплазме клетки. Посредниками между ядром и цитоплазмой являются рибонуклеиновые кислоты (РНК), значительно меньшие по размерам, чем ДНК. Ген представляет собой группу рядом лежащих нуклеотидов, которыми закодирован один белок (фермент), определяющий один признак. Число генов очень велико — считают, что у человека их около 6 миллионов. Один и тот же ген может оказывать влияние на развитие ряда признаков, равно как и на формирование единичного признака могут оказывать влияние много генов. Молекулы ДНК, из которых состоят гены, можно увидеть лишь в мощные электронные микроскопы с увеличением в 150—200 тысяч раз, в отличие от хромосом, строение которых можно рассмотреть в обычный световой микроскоп.
Каждому виду растений и животных свойствен свой количественный набор хромосом. Каждая клетка человеческого тела содержит 46 хромосом. Но так как в наборе почти все хромосомы представлены парами, то обычно указывается, что в каждую пару из 22 входят одинаковые по величине идентичные хромосомы, 23-я пара так называемых половых хромосом у женщин также состоит из одинаковых хромосом (XX), а у мужчин — из различных (XY).
За воспроизведение в поколениях растений, животных и человека наследственных свойств ответственны 3 эволюционно закреплённых универсальных процесса: размножение обычных (соматических) клеток организма — митоз, размножение половых клеток — мейоз и оплодотворение. При митозе происходит простое деление, перед которым количество хромосом в клетке удваивается путём самовоспроизведения. В таком случае перед делением в человеческой клетке обнаруживаются не 46, а 92 хромосомы. Они, как по команде, выстраиваются парами друг против друга в 2 шеренги и мгновенно расходятся к разным полюсам клетки. Вслед за этим протоплазма путём перешнуровки разделяется на 2 части и образуются 2 клетки, в ядрах которых вновь содержится по 23 пары хромосом.
При делении половых клеток (мейозе) вначале, как и при митозе, после увеличения количества хромосом до 92 происходит их расхождение с образованием 2 новых клеток. Последние ещё раз делятся, и при этом из 46 хромосом (23 пар) в каждой конечной половой клетке (гамете) остаются только 23 уже непарные хромосомы.
В период оплодотворения мужская гамета — сперматозоид — сливается с женской гаметой — яйцеклеткой, и в образующейся таким образом зиготе вновь будет содержаться 46 хромосом — 23 от отца и 23 от матери, то есть 23 пары. Деление зиготы и дальнейшее накопление клеточного материала формирующегося эмбриона, а затем плода идёт путём митоза. На определённых этапах у формирующегося зародыша появляются специализированные клетки, из которых образуются ткани и органы. Весь процесс развития зародыша и вся дальнейшая жизнедеятельность плода, новорождённого ребёнка и взрослого человека происходят на основе наследственной информации при постоянном влиянии условий внешней среды и взаимодействий этих двух основных факторов.