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Ein Gen ist eine abgegrenzte Funktionseinheit des genetischen Materials. Seine Basensequenz bestimmt die Struktur von Proteinen und RNA-Molekülen (tRNA, rRNA, mRNA). Diese sogenannten Strukturgene werden hinsichtlich ihrer Aktivität durch Kontrollgene reguliert. Die Informationskapazität eines Gens ist praktisch unbegrenzt.

Die genetische Information eines eukaryotischen Organismus ist vorwiegend in Form von DNA in den Chromosomen eines jeden Zellkerns lokalisiert. Außerdem enthalten Plastiden und Mitochondrien DNA und somit Erbinformation, und auch im Cytoplasma können Erbfaktoren vorliegen. Die Weitergabe solcher genetischen Informationen wird als extrachromosomale (außerhalb der Chromosomen stattfindende) Vererbung bezeichnet. Die Gesamtheit der Chromosomen-DNA heißt auch Genom, die DNA außerhalb des Zellkerns bildet das Plasmon. Nach der Unterscheidung von Plastiden- und Mitochondrien-DNA spricht man daher von Plastom als Gesamtheit der Gene aller Plastiden einer Zelle und Chondrom als Gesamtheit der Erbinformation aller Mitochondrien einer Zelle.
Grundlegend trägt die DNA von Mitochondrien und Plastiden zur Zellfunktion der Eukaryotenzelle bei. Besonders Enzyme des Energiestoffwechsels sind in ihnen codiert. Jedoch sind Mitochondrien und Plastiden nicht selbstständig lebensfähig, sondern funktionieren nur im engen Zusammenspiel mit dem Zellkern. Beispielsweise sind Teile der Mitochondrienmembran im Kern codiert und müssen erst in die Organellen transportiert werden.

Bei der Genexpression wird die in einem Gen enthaltene Information in der Zelle verwirklicht. Dazu muss die genetische Information der DNA zuerst in RNA überführt und anschließend als Protein realisiert werden. Dieses zentrale Dogma der Molekulargenetik postulierte FRANCIS H. C. CRICK schon 1958.
Daraus resultiert für die Synthese eines spezifischen Proteins ein zweistufiger Prozess:

1. die Transkription und
2. die Translation.

Prinzipiell stimmen die beiden Mechanismen Transkription und Translation bei allen Organismen überein. Bedingt durch den unterschiedlichen Grad der Kompartimentierung bei Pro- und Eucyt gibt es aber auch Unterschiede.

Die Eiweißsynthese verläuft in mehreren Teilprozessen. Im Zellkern erfolgen die Trennung des DNA-Doppelstrangs und die Bildung der Boten-RNA (mRNA) am Einzelstrang der DNA sowie die Umschreibung der genetischen Information von der DNA in die mRNA. Die mRNA transportiert die übernommene Erbinformation zu den Ribosomen in der Zelle. Die Aminosäuren werden von der Transport-RNA (tRNA) zu den Ribosomen transportiert. Dort erfolgt die Anlagerung an die mRNA. Es werden Eiweißketten (Polypeptidketten) gebildet und Eiweiße (Proteine) aufgebaut.