همانندسازی

در زیست مولکولی به فرآیند تولید دو رشته DNA یکسان از یک مولکول DNA همانندسازی می‌گویند. همانندسازی در همه موجودات زنده به عنوان پایه‌ وراثت اتفاق می‌افتد.
همتاسازی به فرایند رونوشت‌برداری از یک مولکول DNA گویند. DNA از یک مارپیچ دوگانه دو رشته مکمل ساخته شده است. در طی تکثیر، این رشته ها جدا می‌شوند. هر رشته مولکول اصلی DNA سپس به عنوان یک الگو برای تولید همتای خود عمل می کند، در همانندسازی DNA، دو مولکول DNA تولید می‌شود که هر یک، دارای یک رشتهٔ جدید و یک رشتهٔ قدیمی هستند (ردیف نوکلئوتیدها در هر یک از مولکول‌های DNA حاصل، یکسان است) که باعث می‌شود DNAهای دختر دقیقاً مشابه دی‌ان‌ای مادر باشند. به این روش تکثیر که هر DNA دختر از یک رشته از DNA مادر و یک رشتهٔ نو ساخته شده‌است طریقهٔ نیمه‌حفظ شده می‌گویند.مکانیزم‌های تصحیح سلولی و تشخیص خطا تقریبا اطمینان حاصل می‌کنند که رشته DNA جدید کاملا مشابه با قبلی باشد.
تکثیر DNA می تواند در آزمایشگاه به صورت مصنوعی و خارج از سلول انجام شود. برای این‌ کار پلیمراز را از سلول جدا شده و آغازگرهای مصنوعی DNA می تواند برای شروع سنتز DNA در توالی های شناخته شده در یک مولکول DNA نمونه استفاده شود. واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)، واکنش زنجیره ای لیگاز (LCR) و تکثیر با رونویسی (TMA)، نمونه ای از این کار است.

هلیکاز

آنزیم هلیکاز کار باز کردن دو رشته DNA را برعهده دارد. هلیکاز با هیدرولیز ATP انرژی لازم برای حرکت در طول DNA و باز کردن مارپیچ دو رشته‌ای را امکان پذیر می کند. در ژنوم یوکاریوت ها از چندین مکان این باز شدگی رخ می دهد.

پلیمراز

آنزیم پلیمراز دو کار اصلی می‌کند. یکی با الگو قرار دادن یک رشته DNA، رشته دوم را از نوکلئوتیدهای آزاد می‌سازد و دیگری در صورتی که خطایی در فرایند همانندسازی رخ داده باشد که نوکلئوتیدهای غیر مکمل روبرو یکدیگر  قرار گرفته باشند آن را اصلاح می‌کند.

چگونگی همانندسازی

دو رشتهٔ پلی‌نوکلئوتیدی DNA به یاری آنزیم هلیکاز مانند زیپ از یکدیگر جدا می‌شوند و سپس از روی هر رشته، یک رشتهٔ نو ساخته می‌شود؛ به این گونه که یک آنزیم به نام دی‌ان‌ای پلیمراز (دنا بسپاراز) بر روی نوار پلی‌نوکلئوتیدی حرکت می‌کند و با به‌کارگیری نوکلئوتیدهای آزاد که در سیتوپلاسم هستند (دارای ۲ یا ۳ گروه فسفات) هر نوکلئوتید را در برابر نوکلئوتید کامل‌کننده خود می‌گذارد.
DNAپلیمراز تنها در سوی انتهای بدون فسفات به سوی انتهای فسفات‌دار نوار پلی نوکلئوتیدی حرکت می‌کند. از آنجا که دو رشته DNA هم‌پادسو هستند، در یک نوار همانندسازی پیوسته انجام می‌شود و در رشته دیگر ('۵ به '۳) به‌ریخت پاره‌پاره می‌انجامد که در پایان آنزیم لیگاز پاره‌های پیش هم را به هم می‌پیوندد (پیوند فسفو دی استر رخ می‌دهد).
آنزیم دی‌ان‌ای پلی‌مراز توانایی دیگری نیز دارد و آن ویرایش است: در صورتی که نوکلئوتید اشتباهی به دی‌ان‌ای‌های دختر اضافه‌شود، یعنی مکمل نباشد، این آنزیم برمی‌گردد و نوکلئوتید غلط را جدا و آن را با نکلئوتید صحیح تعویض می‌کند. اگر این اشتباهات تصحیح نشوند در دی‌ان‌ای‌های دختر باقی می‌ماند و به نسل بعد منتقل می‌شود. به این اشتباهات تصحیح نشده جهش می‌گویند.

دوراهی همانندسازی

در باکتری‌ها که DNA حلقوی دارند همانندسازی معمولاً از دو دوراهی همانندسازی شروع می‌شود. این دوراهی‌ها در یک نقطهٔ خاص به نام جایگاه آغاز همانند سازی به‌وجود می‌آیند. دوراهی‌های همانندسازی به تدریج از هم دور می‌شوند، تا این که در نقطهٔ مقابل جایگاه آغاز همانند سازی به هم می رسنند.
در سلول‌های یوکاریوتی (هوهسته ای)، هر کروموزوم از یک مولکول دی‌ان‌ای طویل تشکیل شده‌است. اما طول دنا آن‌قدر زیاد است که اگر قرار باشد یک کروموزوم انسان، مانند باکتری همتاسازی را از یک نقطه آغاز کند، همانندسازی هر کروموزوم ۳۳ روز طول می‌کشید! از این رو همانندسازی در سلول‌های یوکاریوتی و انسان در نقاط مختلف انجام می‌شود (در چند نقطه). دوراهی‌های همانندسازی مختلف، سبب می‌شوند تا یک کروموزوم انسان در حدود ۸ ساعت به‌طور کامل همتاسازی (همانند سازی) کند.