DNA復制，是指以親代DNA分子為模板合成一個新的子代DNA分子的過程。Watso四和Crick在提出DNA的雙螺旋結構模型時就推論生物體內的DNA是以半保留復制方式進行復制的。后來，Meselson和Stahl用同位素15N標記親代DNA的辦法，以試驗證實了Watson和Crick的推論。在DNA雙鏈中，兩條多核苷酸鏈的堿基互補，所以，在DNA復制過程中，兩條多核苷酸鏈間的氫鍵斷裂后，每條單鏈都可以作為模板，用于合成新的互補鏈。予代細胞出現(xiàn)的新的DNA雙鏈，其中一條是從親代完整地接受過來的，另一條是新合成的且與親代鏈按堿基配對原則互補。因此，兩個子代細胞的DNA雙鏈，都和親代細胞DNA序列完全一致。這種復制方式叫作半保留復制(semi - conservative replication)。遺傳信息按這種方式準確地從親代傳給子代。
DNA的復制大致上分三個步驟：復制的起始，延長和終止。
（一）DNA復制的起始
復制的起始，是指參與復制的蛋白質識別復制起點，合成引物，在復制起點形成活性的引物模板復合物，并按堿基配對原則加上第一個核苷酸。
DNA復制在DNA分子上特定的起始點開始，稱為復制起點。DNA復制從起始點開始雙向進行，每個復制起點的左右各有一個終點，一個起點和它的兩個終點組成一個復制單位，復制單位大小約7~ 30luln。真核生物在同一條DNA上有許多復制起點'由解鏈酶借助ATP的能量解開DNA雙鏈。每個復制單位的雙鏈被解開，形成一個“眼睛形”，在電鏡下可以看到復制單位的兩側各有一個成叉狀的復制又( replication fork)，如同眼睛的兩個眼角。當兩個復制單位的眼角碰到一起，即兩個復制單位的復制終點。解開雙鏈除解鏈酶外，還有引物酶及其他復制因子，AIP提供能量，主要用于使維持堿基配對的氫鍵斷裂。
引物酶按堿基配對的規(guī)律合成RNA引物，故又稱RNA聚合酶。引物的長度有十幾個到幾十個核苷酸不等，引物合成的方向是自5′端至3′端，因此已合成的引物必然保留一個3′-OH末端。在DNA聚合酶的作用下，新鏈的第一個脫氧核苷酸就加到OH的3′一末端上，形成磷酸二酯鍵。已聚合入引物鏈的脫氧核苷酸自然還保留自己的3′一OH末端，此時，復制叉的形狀初步具備。
雙鏈解開后，還須保持開鏈狀態(tài)，使新加入的核苷酸有模板作為依據(jù)。單鏈DNA結合蛋白結合于開放的單鏈上，起穩(wěn)定和保護單鏈模板的作用。
（二）復制的延長
1．DNA聚合酶DNA聚合酶的作用是在引物上逐個加入dNIP，使新鏈不斷地延長，化學反應式如下：(dNMP)n+d1.1TP+(dNMP)。．+PPi。引物鏈寡核苷酸的3′端一OH基與三磷酸脫氧核苷心冊的僅磷酸基反應生成3′，5 ′—磷酸酯鍵，dNTP上的β和γ磷酸基游離而生成焦磷酸PPi。合成新鏈末端又出現(xiàn)新的3′端一OH，可使下一個核苷酸加入進去。
DNA復制一共有5種DNA聚合酶參與：α、β、γ、δ和ε。DNA聚合酶除聚合活性外，還有核酸外切酶活性。外切酶具有方向性，3′→5′外切酶活性能夠辨認并水解引物鏈3′端錯 配的核苷酸，同時利用DNA聚合酶活性補回正確配對的核苷酸，使復制繼續(xù)。DNA聚合酶 的這種功能叫做即時校讀（proofread），對于保持復制的準確性，減少堿基錯配起到重要作 用，據(jù)估計，DNA半保留復制中堿基錯配率大約為1×109。
2．引物鏈延伸母鏈解開后兩股單鏈均作為模板，聚合酶指引單核苷酸加入新鏈。由于DNA雙鏈的走向相反，一鏈是5′端至3′端，其互補鏈為3′端至5′端，解鏈后，兩股單鏈在復制又上的方向也是相反走向。由于復制過程中引物延伸方向總是5′端向3′端，故領頭錠 (leading strands)可以順著解鏈方向延伸，但隨從鏈（lagging strands）復制方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長，必須等待下一段暴露出足夠長度的單鏈時，隨從鏈才能開 始延伸，所以，這股鏈不可能連續(xù)地復制。用電鏡觀察DNA復制過程，發(fā)現(xiàn)復制中DNA復 制又中有一股出現(xiàn)一些不連續(xù)的片段，至復制過程即將完成，這些片段才互相匯合。研究證 明，隨從鏈的復制是由引物酶分段生成RNA引物，在各段引物的基礎上分段延長。這種復制中的不連續(xù)片段叫做岡崎片段(Okazaki fragments)。
（三）復制的終止
DNA連接酶在復制的最后階段起作用，把片段間留下的小缺口通過生成磷酸二酯鍵結合起來，成為真正的DNA子鏈。不僅隨從鏈的岡崎片段需要連接，領頭鏈同樣也有引物水解留下的空隙需要填補。此外，DNA復制的同時，幾乎與染色體蛋白，包括組蛋白類及非組蛋白類的合成同步進行。DNA復制完成后，隨即裝配成核蛋白并組成染色體。
