Replikasjon (l. replicare - inneholde, gjengjelde) - Dannelse av et sekundært dattermolekyl av DNA fra et forelderDNAmolekyl som brukes som mal. Kopiering av store mengder DNA informasjon på kort tid og med lite feil. DNA-replikasjon skjer i S-fase i cellesyklus og varer i ca. 10 timer. Begge DNA-trådene brukes samtidig som mønster for de nye trådene i en semikonservativ replikasjon.
De to trådene som er tvunnet sammen i DNA dobbeltheliksen er ikke like i hver ende. De to trådene peker i hver sin retning, den ene tråden har en 5’-fosfat-ende og den andre en 3’-hydroksylgruppe-ende, men som gjør det mulig å binde de to trådene komplementært sammen med baseparing. Det område som de to trådene atskilles under replikasjonen kalles replikasjonsboble. Enzymet DNA polymerase kan bare hekte på baser i 3’-enden av tråden. Det betyr at den ene tråden, 5’- til 3’-tråden kan bli replikert kontinuerlig (ledetråden, ledertråden, ”leading thread”, "leading strand") i 5’ – til 3’-retning, mens den andre tråden som går i motsatt retning, 3’- til 5’-tråden, må replikeres i småstykker, diskontinuerlig, og blir noe forsinket i forhold til den andre (laggtråden, ”lag thread”, "lagging strand", forsinket tråd, sinketråd, forsinkelsetråd). Hver ende av replikasjonsboblen gir en gaffeldeling.
Den doble DNA-tråden tvinnes ut (katalysert av DNA helikase), atskilles ved startstedet for replikasjonen og det lages en replikasjonsgaffel. Enkelttrådbindende proteiner holder DNAtrådene fra hverandre binder og hindrer at de går sammen til dobbelttråd. DNA primase lager korte RNA-primere (ca. 10 nukleotider) komplementært til lagtråden og tjener som startmateriale for videre DNA-syntese. DNA polymerase III lager en ny DNA-tråd i 5´ til 3´-retning komplementært til den gamle DNA-ledertråden. På den andre laggtråden som må replikeres diskontinuerlig i biter lager DNA primase RNA-primere som brukes til å lage DNA-fragmenter med lengde ca. 200 nukleotider (Okazaki fragmenter) som må skjøtes sammen. På laggtråden fjerner 5´-3´eksonuklease aktiviteten i DNA polymerase I RNA-primeren og fyller igjen det resulterende hullet med DNA og det hele skjøtes med DNA ligase. Flere replikasjonsgaffler bortetter DNA-tråden danner en rekke replikasjonsbobler som møtes og lager det komplette replikerte DNA. 3´-5´-eksonukleaseaktiviteten til DNA polymerase kan utføre korrekturlesing og oppretting av feil under replikasjonen. Telomerase er et enzym som lager enden på kromosomet ved å putte på mer DNA på 3´-enden av tråden etter instruksjon av sin egen RNA-oppskrift. Replikasjonen er semikonservativ slik at hver av trådene i helixen atskilles og virker som templat (utgangsmateriale) for syntese av nye tråder, slik at hver dattercelle får en av den opprinnelige foreldretråden og en nylaget. Små sirkulære kromosomer hos bakterier og virus replikeres som en enhet kalt replikon. Disse sirkulære kromosomene har bare en replikasjonsstart, mens eukaryotene har tusenvis av replikasjoner via en rekke replikasjonsgafler/-bobler. Replikasjon av lineære genetiske elementer (plasmid, virus) skjer ved bruk av protein som primer og den første basen bindes til en OH-gruppe på proteinet.
