Replikacija

Molekula DNA replicira se tzv. semikonzervativnim načinom. Naime dva roditeljska lanca se odmataju i odvajaju zbog pucanja vodikovih veza između baza, te svaki lanac služi kao kalup za sintezu novog komplementarnog lanca. Rezultat replikacije su 2 identične molekule DNA od kojih je svaka zapravo identična kopija originalnog dvostrukog heliksa. 

Kromosom prokariota replicira se na semikonzervativni način s početkom u jednoj točki (izvoru replikacije-ori) i nastavljanjem u jednom smjeru duž čitavog kromosoma. Kod E. coli to traje manje od 1 sata (za oko 5x10⁶pb). Međutim kromosomi eukariota sadrže ogromnu količinu DNA i stoga je replikacija puno složenija. 
Svaki eukariotski kromosom ima stotine ili tisuće izvora replikacije. Ukoliko bi replikacija započela samo na jednom mjestu kao u prokariota najduži kromosom vinske mušice replicirao bi se 16 dana, a u stvari on se replicira za manje od tri minute zahvaljujući 6000 replikacijskih viljuški koje se otvaraju na različitim mjestima duž kromosoma.
Produživanje nove DNA u replikacijskoj viljušci katalizira enzim DNA polimeraza koja dodaje nove nukleotide na osnovu komplementarnosti baza lanca kalupa. 
Energiju za polimerizaciju nukleotida u novom DNA lancu daju nukleozid-tri-fosfati koji su zapravo supstrati za DNA polimerazu. Prilikom dodavanja takvog monomera na rastući kraj lanca odcjepljuju se 2 fosfatne skupine. Hidroliza fosfata je egzergona reakcija, reakcija koja oslobađa energiju potrebnu za polimerizaciju nukleotida. 
Budući su polinukleotidni lanci antiparalelni, dakle šećerno-fosfatni kosturi orijentirani su u suprotnim smjerovima, a DNA polimeraza može dodavati nove nukleotide samo na slobodan 3' kraj, novi lanac se uvijek produžava u smjeru 5'----3'. Stoga se DNA polimeraza ugnijezdi u replikacijskoj viljušci i pomiče duž lanca kalupa. 
Lanac koji nastaje na taj način zove se vodeći lanac. Međutim na drugom lancu DNA polimeraza mora raditi duž kalupa, ali dalje od replikacijske viljuške tako da sintetizira kratke fragmente DNA. Taj drugi zaostajući lanac se dakle prvo sintetizira kao serija fragmenata koji se zovu Okazakijevi fragmenti (dugački oko 100-200 nukleotida).
 Enzim DNA ligaza veže Okazakijeve fragmente u lanac DNA. Međutim DNA polimeraza ne može započeti (inicirati) sintezu DNA lanca tako da doda prve nukleotide. DNA polimeraza dodaje nukleotide na kraj već postojećeg fragmentan lanca koji se zove početnica (primer). Početnica je zapravo mali segment RNA (oko 10 RNA nukleotida u eukariota), a za njenu sintezu odgovoran je enzim primaza.
DNA ligaza
Enzim DNA polimeraza I može dodavati deoksiribonukleotide na postojeći lanac, ali ne može katalizirati spajanje dvaju lanaca. 1967. g. otkriven je enzim DNA-ligaza, koji katalizira stvaranje tzv. fosfodiesterskih veza među lancima DNA. Taj enzim zahtijeva prisutnost slobodne OH skupine na 3' kraju jednog lanca DNA i fosfatnu skupinu na 5' kraju drugog lanca. Za stvaranje fosfodiesterske veze neophodna je energija koje daje ATP ili NAD+.
DNA ligaza važna je za povezivanje lanaca pri normalnoj sintezi DNA, zatim pri popravku oštećenja DNA, te pri nadovezivanju genetičkih lanaca u genetičkoj rekombinaciji.