Các vi sinh vật nhân thật có chu trình sống rất đa dạng nên chúng cũng có nhiều cơ chế di truyền khác nhau. Một số vi nấm và vi tảo là đối tượng thuận tiện thường được sử dụng trong nghiên cứu về cấu trúc, chức năng và những điều hoà hoạt động của gen. Sự phối hợp nhiễm sắc thể của hai nhân mang hai tính khác nhau có thể xảy ra trên cùng cá thể hay trên hai cá thể khác nhau. Các tế bào này được gọi là tế bào giới tính và thường được qui
định là giao tử cái khi có hình dạng và kích thước to hơn và giao tử đực khi có hình dạng và kích thước nhỏ hơn. Nếu như hai tế bào giới tính có hình dạng và kích thước giống nhau thì một trong hai tế bào được gọi là giao tử cái tế bào còn lại là giao tửđực. Trong một số
trường hợp giao tử cái là cái nôi chứa hoặc mang các tế bào con hay bào tử sau này.
Tùy theo loài vi sinh vật trong thời kỳ sinh sản, các tế bào dinh dưỡng có một nhân với số
lượng nhiễm sắc thể là n sẽ biến đổi biến đổi dần thành giao tửđực và giao tử cái. Ở mỗi giao tử, tế bào cũng có một nhân với số lượng nhiễm sắc thể là n.
Ở vi sinh vật nhân thật sinh sản hữu tính xảy ra hoàn toàn qua bốn giai đoạn là: giai đoạn bào phối, giai đoạn hạch phối, giai đoạn gián phân và giai đoạn thành lập bào tử.
Sự bào phối ở vi sinh vật nhân thật có thể là đẳng giao hoặc dị giao. Trường hợp đẳng giao xảy ra khi hai giao tử tiếp xúc với nhau, vách phân cách của hai giao tử nơi tiếp xúc sẽ biến mất lúc đó tế bào chất của hai giao tử sẽ hoà lẫn vào nhau và trở thành một tế bào có hai nhân. Ở trường hợp di giao, sau khi tiếp xúc nhân của giao tửđực tiến vào giao tử
cái. Kết quả là giao tử cái trở thành tế bào có hai nhân riêng lẻ. Phần giao tửđực không có nhân sẽ thoái hoá.
Tiếp theo giai đoạn bào phối là giai đoạn hạch phối. Hai nhân lúc đó phối hợp nhau tạo thành một nhân duy nhất chứa 2n nhiễm sắc thể. Đây là giai đoạn phối hợp các tín hiệu di truyền
để trải qua các quá trình gián phân để phân ly tính trạng vào các tế bào con (hình 74).
Hình 74. Đẳng giao và dị giao