在细胞分裂之前，它必须产生两份DNA，每个子细胞一份。在这一过程中，来自母细胞的两条原始DNA链将首先分离，进而作为模板进行复制。值得注意的是，核苷酸碱基A总是与T配对，而C总是与G配对。如果一条链具有序列ATCG，那么新链将具有序列TAGC。原始链的互补链是TAGC，其子链为ATCG。通过这种方式，两个完全相同的DNA序列复制本便产生了。这种复制方式被称为半保留复制，其精确度通常可达到很高的水平。复制过程中的任何错误都将导致突变的发生，进而导致遗传信息发生改变，并传递至子细胞中。DNA的合成是一个持续不间断的过程，大约需要占用一个完整细胞周期的三分之一时间。对细菌而言，一个细胞周期可能仅持续几分钟，而在简单的真核生物（如酵母菌）中则需要花费数小时时间。与之不同的，大多数哺乳动物的一个细胞周期约持续24小时。在人体内，只有一小部分细胞可以每天分裂。例如，我们每天都会制造一层新的皮肤细胞，并不断地对肠道表面进行修复。但与此同时，有些神经细胞却可以存活一生之久。DNA的复制发生于遍布整个细胞核的大约100个“复制工厂”中。DNA被送入复制机器中，就像胶片放到放映机中，可额外获得一幅同胶片一样的图像。若想从分子水平对这一过程进行准确描述，恐怕得用两本书的内容来细细讲述，因此接下来我们将对细胞间遗传信息传递的总过程进行简要的概述。

DNA复制的第一步是将DNA螺旋解开，以提供新链合成的模板——两条单链的原始DNA。这一过程在原核生物中相对简单（因为其DNA**在细胞中）。而在真核生物中，仅从一端开始复制将耗费大量时间。因此，一种被称为解旋酶的蛋白酶将会在DNA上的1000个不同位点打开DNA双链结构，我们可以利用一段扭绳来理解这一过程中的拓扑学原理。在复制过程中，首先需要将螺旋结构中的其中一条链切断，这样才能将双链DNA解开。此时，参与复制的主要蛋白酶——DNA聚合酶将锚定在这些“复制叉”处，以每秒100个碱基的速率按照正确的顺序向新链中添加新的核苷酸碱基（如图10所示）。细菌能够以更高的速率进行这一过程——每秒可高达1000个碱基。尽管复制速度很快，准确度却很高，因为细胞内存在相关的蛋白，可以对任何错配的核苷酸进行校对与纠正。通常每合成10亿个核苷酸才会产生一个错误。

图10 DNA复制

a.复制叉。解旋酶解开双链DNA，使得每条链得以复制。两个DNA聚合酶各结合一条DNA链，以相反的方向合成互补链（如箭头所示）。在细菌中，DNA链是连续环状的结构，因此复制将从一个点开始，环绕一圈后即可完成对整个DNA分子的复制。b.在动物细胞中，复制在多个位点同时进行。（1）图中最上方是一条双链DNA（灰色链，黑色链），（X）表示复制开始的位置或起点。（2）（3）DNA聚合酶开始沿箭头指示的方向对两条链进行复制。（3）每条链上有许多DNA聚合酶进行复制，从而产生多个新合成的DNA链片段。（4）随着复制泡的增长，这些片段逐渐连接在一起，并进行准确性检查，最终形成了两个起始DNA的精确复制本