DNA雙螺旋是由兩條方向相反的單鏈組成,複製開始時,雙鏈打開,形成一個複製叉(replicative fork,從打開的起點向一個方向形成)或一個複製泡(replicative bubble,從打開的起點向兩個方向形成。)兩條單鏈分別做模板。各自合成一條新的DNA鏈。由於DNA一條鏈的走向是5′→3′方向,另一條鏈的走向是3′→5′方向,但生物體內DNA聚合酶只能催化DNA從5′→3′的方向合成。那麼,兩條方向不同的鏈怎樣才能做模板呢?這個問題由日本學者岡崎先生解決。
原來,在以3′→5′方向的母鏈為模板時,複製合成出一條5′→3′方向的前導鏈(leadingstrand),前導鏈的前進方向與複製叉打開方向是一致的,因此前導鏈的合成是連續進行的,而另一條母鏈DNA是5′→3′方向,它作為模板時,複製合成許多條5′→3′方向的短鏈,叫做隨從鏈(lagging strand),隨從鏈的前進方向是與複製叉的打開方向相反的。隨從鏈只能先以片段的形式合成,這些片段就叫做崗崎片段(Okazaki fragments),原核生物崗崎片段含有1000-2000核苷酸,真核生物一般100?00核苷酸。最後再將多個崗崎片段連接成一條完整的鏈。由於前導鏈的合成是連續進行的,而隨從鏈的合成是不連續進行的,所以從總體上看DNA的複製是半不連續複製.
DNA複製的全部過程可以人為地分成三個階段,第一個階段為DNA複製的起始階段,這個階段包括起始點,複製方向以及引發體的形成,第二階段為DNA鏈的延長,包括前導鏈及隨從鏈的形成和切除RNA引物後填補空缺及連接崗崎片段。第三階段為DNA複製的終止階段。在DNA複製的整個過程中需要30多種酶及蛋白質分子參加,我們將在DNA複製的各個階段中著重介紹它們的作用。
DNA複製起始點有結構上的特殊性,例如:大腸桿菌染色體DNA複製起始點Oric由422個核苷酸組成,是一系列對稱排列的反向重複序列,即迴文結構(palindrome),其中有9個核苷酸或13個核苷酸組成的保守序列,這些部位是大腸桿菌中DnaA蛋白識別的位置,大腸桿菌染色體DNA是環狀雙鏈DNA,它的複製是典型的「θ」型複製(由於形狀像希臘字母θ)。從一個起點開始,同時向兩個方向進行複製,當兩個複製方向相遇時,複製就停止。而有些生物的DNA複製起始區是一段富含A·T的區段。這些特殊的結構對於在DNA複製起始過程中參與的酶和許多蛋白質分子的識別和結合都是必須的。