Хромосомний рівень організації спадкового матеріалу характеризується особливостями морфології і функцій хромосом. Роль хромосом у передачі спадкової інформації була доведена завдяки:1) відкриття хромосомного визначення статі; 2) встановлення груп зчеплення генів, відповідних числу хромосом; 3) побудови генетичних і цитологічних карт хромосом. У ДНК-вірусів, бактерій, синьо-зелених водоростей, а також у самореплікованих органелах клітин еукаріот (пластиди, мітохондрії, кінетопласт та ін) спадковий матеріал представлений єдиною хромосомою, яка являє собою голу двоспіральную молекулу ДНК. Молекула ця в деяких форм лінійна, але у більшості утворює кільце, яке зазвичай перекручено і має суперспіралізованний вигляд. У більшості РНК-вірусів хромосома представлена голою однонитковою молекулою РНК, наприклад у ВІЛ. Однак відомі віруси, у яких хромосома утворена двонитковою молекулою РНК. Транскрипція і реплікація генетичної інформації здійснюється за участю ферментів клітини-господаря. Хромосоми прокаріот представлені голою кільцевою молекулою ДНК. Прокаріоти містять тільки по одній хромосомі і є гаплоїдії. Молекулярна маса ДНК прокаріот відповідає приблизно 2000 структурних генів, довжиною близько 1 500 пар азотистих основ. Гени розташовуються лінійно і несуть інформацію про структуру 3-х - 4,5 тисяч різних білків. Хромосоми еукаріот, на відміну від хромосом прокаріотів, побудовані з нуклеопротеїда, головними компонентами якого є ДНК і два типи білків - гістонових і негістонових білків. Встановлено, що в хромосомах еукаріот (за винятком політенних хромосом) є лише одна безперервна нитка ДНК, що представляє єдину гігантську двоспіральну молекулу, що складається із сотень мільйонів пар нуклеотидів. Довжина ДНК в хромосомі може досягати декількох сантиметрів.
