In einer eukaryotischen Zelle findet die Chromosomenreplikation während der DNA-Synthese oder der S-Phase des Zellzyklus statt. Im Normalzustand ist ein Chromosom eine lange, dünne Chromatinfaser, die ein DNA-Molekül enthält. Nach der Duplizierung besteht ein Chromosom aus zwei identischen Schwesterchromatiden, die jeweils eine Kopie des DNA-Moleküls enthalten. Während der Mitose werden die Schwesterchromatiden getrennt und auf zwei Tochterzellen verteilt.
Bei Eukaryoten beinhaltet die mitotische Zellteilung die Verteilung von identischem genetischem Material auf zwei Tochterzellen. Laut Hartnell College wird der Zellzyklus in zwei Hauptphasen unterteilt, Interphase und Mitose. Die Interphase ist weiter in drei Unterphasen unterteilt: die erste Lücke oder G1-Phase; DNA-Synthese; und die zweite Lücke oder G2-Phase. Wenn sich eine Zelle nicht teilt, führt sie ihre normalen Zellfunktionen in der G0-Phase aus. Während dieser Phase befindet sich jedes Chromosom in seiner normalen Form einer langen, dünnen Chromatinfaser. Wenn eine Zelle zur Teilung in den Zellzyklus eintritt, beginnt sie zunächst zu wachsen, indem sie Proteine und zytoplasmatische Organellen produziert. Dieses Wachstum setzt sich in allen Unterphasen der Interphase fort. Innerhalb der S-Phase werden die Chromosomen dupliziert, wenn DNA-Polymerasen und andere Enzyme auf die DNA-Stränge einwirken. Die Doppelhelix-Struktur der DNA wird aufgewickelt und jeder Strang dient als Matrize für die Synthese der neuen Stränge. Wenn eine Zelle zur Teilung bereit ist, tritt sie in die mitotische Phase ein. Während der Mitose teilt sich die Zelle in zwei Tochterzellen, wobei jede Zelle eines der Schwesterchromatiden enthält.
