DNA復(fù)制，是指以親代DNA分子為模板合成一個(gè)新的子代DNA分子的過程。Watso四和Crick在提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)就推論生物體內(nèi)的DNA是以半保留復(fù)制方式進(jìn)行復(fù)制的。后來，Meselson和Stahl用同位素15N標(biāo)記親代DNA的辦法，以試驗(yàn)證實(shí)了Watson和Crick的推論。在DNA雙鏈中，兩條多核苷酸鏈的堿基互補(bǔ)，所以，在DNA復(fù)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(bǔ)鏈。予代細(xì)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(duì)原則互補(bǔ)。因此，兩個(gè)子代細(xì)胞的DNA雙鏈，都和親代細(xì)胞DNA序列完全一致。這種復(fù)制方式叫作半保留復(fù)制(semi - conservative replication)。遺傳信息按這種方式準(zhǔn)確地從親代傳給子代。
DNA的復(fù)制大致上分三個(gè)步驟：復(fù)制的起始，延長和終止。
（一）DNA復(fù)制的起始
復(fù)制的起始，是指參與復(fù)制的蛋白質(zhì)識(shí)別復(fù)制起點(diǎn)，合成引物，在復(fù)制起點(diǎn)形成活性的引物模板復(fù)合物，并按堿基配對(duì)原則加上第一個(gè)核苷酸。
DNA復(fù)制在DNA分子上特定的起始點(diǎn)開始，稱為復(fù)制起點(diǎn)。DNA復(fù)制從起始點(diǎn)開始雙向進(jìn)行，每個(gè)復(fù)制起點(diǎn)的左右各有一個(gè)終點(diǎn)，一個(gè)起點(diǎn)和它的兩個(gè)終點(diǎn)組成一個(gè)復(fù)制單位，復(fù)制單位大小約7~ 30luln。真核生物在同一條DNA上有許多復(fù)制起點(diǎn)'由解鏈酶借助ATP的能量解開DNA雙鏈。每個(gè)復(fù)制單位的雙鏈被解開，形成一個(gè)“眼睛形”，在電鏡下可以看到復(fù)制單位的兩側(cè)各有一個(gè)成叉狀的復(fù)制又( replication fork)，如同眼睛的兩個(gè)眼角。當(dāng)兩個(gè)復(fù)制單位的眼角碰到一起，即兩個(gè)復(fù)制單位的復(fù)制終點(diǎn)。解開雙鏈除解鏈酶外，還有引物酶及其他復(fù)制因子，AIP提供能量，主要用于使維持堿基配對(duì)的氫鍵斷裂。
引物酶按堿基配對(duì)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(gè)到幾十個(gè)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(gè)3′-OH末端。在DNA聚合酶的作用下，新鏈的第一個(gè)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(shí)，復(fù)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(jié)合蛋白結(jié)合于開放的單鏈上，起穩(wěn)定和保護(hù)單鏈模板的作用。
（二）復(fù)制的延長
1．DNA聚合酶DNA聚合酶的作用是在引物上逐個(gè)加入dNIP，使新鏈不斷地延長，化學(xué)反應(yīng)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(cè)的僅磷酸基反應(yīng)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(gè)核苷酸加入進(jìn)去。
DNA復(fù)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(rèn)并水解引物鏈3′端錯(cuò) 配的核苷酸，同時(shí)利用DNA聚合酶活性補(bǔ)回正確配對(duì)的核苷酸，使復(fù)制繼續(xù)。DNA聚合酶 的這種功能叫做即時(shí)校讀（proofread），對(duì)于保持復(fù)制的準(zhǔn)確性，減少堿基錯(cuò)配起到重要作 用，據(jù)估計(jì)，DNA半保留復(fù)制中堿基錯(cuò)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?zhǔn)?span lang="EN-US">5′端至3′端，其互補(bǔ)鏈為3′端至5′端，解鏈后，兩股單鏈在復(fù)制又上的方向也是相反走向。由于復(fù)制過程中引物延伸方向總是5′端向3′端，故領(lǐng)頭錠 (leading strands)可以順著解鏈方向延伸，但隨從鏈（lagging strands）復(fù)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(shí)，隨從鏈才能開 始延伸，所以，這股鏈不可能連續(xù)地復(fù)制。用電鏡觀察DNA復(fù)制過程，發(fā)現(xiàn)復(fù)制中DNA復(fù) 制又中有一股出現(xiàn)一些不連續(xù)的片段，至復(fù)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(fù)制是由引物酶分段生成RNA引物，在各段引物的基礎(chǔ)上分段延長。這種復(fù)制中的不連續(xù)片段叫做岡崎片段(Okazaki fragments)。
（三）復(fù)制的終止
DNA連接酶在復(fù)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(jié)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(lǐng)頭鏈同樣也有引物水解留下的空隙需要填補(bǔ)。此外，DNA復(fù)制的同時(shí)，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(jìn)行。DNA復(fù)制完成后，隨即裝配成核蛋白并組成染色體。
