以双链DNA的每条链为模板各合成一条新的互补链，从而生成两分子与亲代DNA完全相同的子代DNA的过程。又称为复制。由于这样复制生成的每个子代DNA中都保留一条亲代DNA链，所以称为半保留复制。DNA的复制发生在细胞分裂过程中。复制成的两个DNA分子分配在分裂生成的两个子代细胞中，从而把遗传信息传给了子代。

DNA复制是以DNA单链为模板，RNA为引物，四种脱氧核苷三磷酸为原料，在DNA聚合酶等（大肠杆菌中有20多种蛋白质参与）的作用下，按碱基配对原则，逐步合成DNA的过程。整个DNA的复制是从一定的起始点开始的。原核生物染色体DNA中有一个复制起始点，真核生物的则有多个。DNA一般从复制起始点向两个方向进行双向复制。大肠杆菌DNA的复制过程大致如下：①在dnaB蛋白（一种解链酶）的作用下使双链DNA由复制起始点解开，形成复制叉。然后单链结合蛋白（SSB）结合到解开的单链DNA上使之稳定。在复制叉处DNA的两条链都作为模板合成新的DNA。在继续向前复制时由另一种解链酶，rep蛋白继续使双链解开。②在引物酶的催化下合成小片段RNA（约5个核苷酸长）作为引物。引物的碱基与模板互补，并具有自由的3′-OH基团。由引物的3′-OH基团开始合成DNA。③由DNA聚合酶Ⅲ催化，以解开的两条DNA链为模板，分别按碱基配对的原则，逐个地将脱氧核苷酸以3′，5′-磷酸二酯键连接到引物上，使引物的后面生成DNA片段。由于DNA的合成方向为5′→3′，而两条模板链的方向又相反，因此合成的方式有所不同。其中以走向为3′→5′的链为模板的新链合成，是由模板的3′端按5′→3′方向连续的合成下去，此新合成的链称前导链。以走向为5′→3′的链为模板的新链的合成是不连续的，即按5′→3′方向一段一段的合成出若干个D N A片段（长约1千个核苷酸），称冈崎片段。然后由DNA聚合酶Ⅰ将RNA引物切去，形成的空隙由同一个酶按DNA合成的方式补齐。最后由DNA连接酶连接起来形成完整的DNA链，这条新链称滞后链。④DNA复制的差错极小，偶有错配，则DNA聚合酶能从3′-端将其除去，并按正确的碱基配对重新合成，从而保证了遗传信息的稳定性。⑤复制最后形成两分子与原来完全相同的D N A（图）。

大肠杆菌DNA的复制