DNA-Replikation findet im Zellkern statt. Während der S-Phase des Zellzyklus findet die DNA-Replikation immer dann statt, wenn sich eine Zelle teilen muss. Vor der Zellteilung sorgt der DNA-Replikationsprozess für das Kopieren der Chromosomen.
Helikasen und SSB-Proteine wickeln den Doppelhelixstrang teilweise ab. Die beiden DNA-Stränge entpacken sich in antiparallele Richtungen und die DNA-Polymerase geht dorthin, wo die Synthese beginnt. Die Primase, der führende Strang, legt einen RNA-Primer fest, der mit Hilfe der Polymerase III einen zweiten Strang aufbaut. Dieser zweite Strang ist in die gleiche Richtung aufgebaut, in der sich die Doppelhelix öffnet. Okazki-Fragmente entstehen, wenn RNA-Primer die verbleibenden Lücken füllen und DNA-Nukleotide an die Stelle der DNA-Polymerase treten, die der RNA-Primer entfernt. Ein langer kontinuierlicher Strang entsteht, wenn die Versiegelung der Fragmente durch DNA-Ligase, eine Enzymart, erfolgt.
Bestimmte Zellen teilen sich ständig und durchlaufen eine DNA-Replikation, wie die im Knochenmark, den Haaren und den Fingernägeln. Andere Zellen durchlaufen mehrere Teilungszyklen und hören dann einfach auf wie die spezialisierten Zellen in Muskel, Herz und Gehirn. Wieder andere Zellen hören auf, sich vollständig zu teilen, wie Leberzellen und Hautzellen.
