Ak je množstvo alebo funkčná aktivita a1-antitrypsínu veľavýznamne znížená, výsledná nerovnováha zanecháva alveolárne steny poddajné proteolytickým škodám, ktoré vyústia do emfyzému. Narastajúce dôkazy naznačujú, že poruchy dýchacích ciest (napr. astma hyperaktivita, chronická bronchitída,bronchiektázia,atď) sa môžu viacej vyskytovať u jednotlivcov s ťažkým nedostatkom a1-antitrypsínu. To naznačuje, že dôležitosť adekvátnej antiproteázovej aktivity nie je obmedzená na pľúcny parenchým. A1-antitrypsín je kódovaný pre jediný gén na dlhom ramene chromozómu 14. Sérový a1-antitrypsínový fenotyp (PI* typ) je determinovaný prejavom dvoch parentálnych aliel. Na určenie bolo identifikovaných vyše 75 aliel a najmenej 20 zapríčinilo nedostatok v množstve alebo vo funkcii a1-antitrypsínu. Alely môžu byť klasifikované ako normálne (v spolupráci s normálnymi sérovými úrovňami normálne fungujúceho a1-antitrypsínu); nedostatočné (v spolupráci so sérovými úrovňami nižšími ako je normálne); nulové (v spolupráci s nezistiteľnými sérovými úrovňami); a s poruchou činnosti (normálne sérové úrovne, ale s abnormálnou biologickou funkciou). Normálna alela je označená ako „M“; fenotyp samostatnej alely s týmito dvomi normálnymi alelami je označený ako „PI*MM“. Najbežnejšie nedostatočné alely sú známe ako „S“ a „Z“ varianty. A1-antitrypsínový gén je vyjadrený v kodominantnej forme, a preto je a1-antitrypsínová sérová úroveň „priemerom“ otcovských a materských aliel. Dedičstvo dvoch normálnych aliel (PI*MM) sa spája s normálnymi sérovými úrovňami, dedičstvo jednej normálnej a jednej nedostatočnej alely (napr. PI*MZ) zapríčiňuje intermediálne sérové úrovne a dedičstvo dvoch nedostatočných aliel (PI*ZZ) zapríčiňuje vysoko nedostatočné sérové úrovne. Tabuľka 1 poskytuje porovnanie sérových úrovní a riziko emfyzému pre väčšinu obyčajných a1-antitrypsínových fenotypov. Domnelý prah ochrannej sérovej úrovne 11 mikromol/L alebo 80 mg/dL (35% normálu) je založený na pozorovaní, že PI*SZ heterozygóty so sérovou a1-antitrypsínovou úrovňou (obyčajne v rozpätí 8 – 19 mikromol/L, t.j. 37% normálu), len zriedka rozvinú emfyzém. Navyše je známe, že PI*MZ heterozygóty (sérové a1-antitrypsínové úrovne 12 – 35 mikromol/L; t.j. 57% normálu) nezvyšuje riziko rozvinutia sa chronického obštruktívneho pľúcneho ochorenia.