Современный уровень понимания функционирования ДНК достигнут благодаря совместным усилиям раз­личных наук. Из биологии было из­вестно, что передача наследственной информации напрямую связана с хро­мосомами — сложными объектами, расположенными в клеточном ядре. Эта информация закодирована в большом количестве генов — единиц наследственности. Но что представля­ют собой гены, и каким образом они выполняют свои функции? Это стало ясно в 40-х гг. XX в. после опытов Эйвери. Если молекула ДНК способна передавать наследуемые свойства от одной бактерии к другой, значит, ге­ны и ДНК — одно и то же, другими словами, гены это отдельные участки ДНК. А хромосома, как выяснилось позднее, — это одна очень длинная молекула лвухцепочечной ДНК.

В молекуле ДНК, содержащей от нескольких миллионов до нескольких миллиардов нуклеотидных пар, сосре­доточено большое количество генов. Общее число генов можно оценить у таких простых организмов, как бакте­рии. Эти организмы не имеют ядра, иих единственная хромосома располо­жена в цитоплазме. Подсчитано, на­пример, что ДНК кишечной палочки, состоящая из 4 млн. нуклеотидных пар, включает от 3000 до 5000 генов. Если предположить, что кишечная па­лочка содержит 3000 генов, то каждый образует примерно 1300 нуклеотидных пар (4 000 000:3000). Тот факт, что пары оснований в двойной спира­ли ДНК расположены на расстоянии 0,34 нм друг от друга, позволяет рас­считать физическую длину гена: 0,34 нм•1300=440 нм, или 0,44 мкм. Поскольку молекулярная масса од­ной нуклеотидной пары составляет примерно 650, то молекулярная мас­са среднего гена кишечной палочки 650•1300=845000.

По сравнению с бактериями в клетках эукариот — высших организ­мов, имеющих ядро, содержится го­раздо больше ДНК. Например, в клет­ках плодовой мушки Drosophila melanogaster масса ДНК более чем в 25 раз превосходит её количество у кишечной палочки. А клетки млекопитающих несут в себе примерно в 600 раз больше ДНК, чем кишечная палочка. У эукариот генетическая информация распределена между несколькими хромосомами, число ко­торых зависит от вида организма.

Размер каждой эукариотической хромосомы может в 4—100 раз превы­шать размер единственной хромосомы прокариот. Например, физическая длина молекулы ДНК самой мелкой хромосомы человека составляет 30 мм, что в 20 раз больше длины моле­кулы ДНК кишечной палочки. Молеку­лы ДНК в 46 хромосомах человека не­одинаковы по размеру: они могут различаться между собой более чем в 25 раз. Каждая хромосома несёт уни­кальный набор генов, совокупность ко­торых составляет геном клетки.