ADN nhân đôi theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn. Nhờ đó, hai phân tử ADN con được tạo ra hoàn toàn giống nhau và giống với phân tử ADN mẹ.
- Nguyên tắc bổ sung: Trong quá trình nhân đôi ADN, dựa trên hai mạch khuôn, enzim ADN pôlimeraza đã sử dụng các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào để tổng hợp nên các mạch mới theo nguyên tắc bổ sung: A – T, G - X.
Vì enzim ADN pôlimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5’ 3’, nên:
+ Trên mạch khuôn 3’ 5’ thì mạch mới bổ sung được tổng hợp liên tục (cùng chiều tháo xoắn).
+ Trên mạch khuôn 5’ 3’ thì mạch mới bổ sung được tổng hợp từng đoạn Okazaki ngắn (ngược chiều tháo xoắn). Sau đó các đoạn Okazaki được nối lại nhờ enzim ligaza.
- Nguyên tắc bán bảo tồn: Trong mỗi phân tử ADN con thì một mạch là mới tổng hợp, còn mạch kia là của ADN mẹ.
- Vị trí – thời điểm: Diễn ra trong NST, ngay trước khi tế bào bước vào giai đoạn phân chia.
- Gồm 3 bước:
Bước 1. Tháo xoắn phân tử ADN
+ Nhờ tổ hợp các enzym và protein (enzym duỗi xoắn và enzym cắt liên kết hydro giữa các bazơ nitơ, các protein bám mạch đơn), trên mỗi phễu tái bản, 2 mạch đơn của phân tử ADN tách dần nhau tạo nên chạc tái bản hình chữ Y và để lộ ra 2 mạch khuôn.
Bước 2. Tổng hợp các mạch ADN mới
+ Trên mạch khuôn 3’→ 5’, enzym primase tổng hợp 1 đoạn mồi ngắn (ARN) bổ sung với mạch gốc, để cho ADN – polymerase bám vào và xúc tác hình thành mạch đơn mới theo chiều 5’→ 3’. Các nucleotit của môi trường nội bào liên kết với mạch làm khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A-T, G-X). Vì vậy, trên mạch khuôn 3’→ 5’, mạch mới có chiều 5’→ 3’được tổng hợp liên tục, gọi là mạch ra trước (mạch dẫn đầu).
+ Trên mạch khuôn 5’→ 3’, mạch mới được tổng hợp gián đoạn tạo nên các đoạn ngắn ngược với chiều phát triển của chạc tái bản (gọi là đoạn Okazaki, có chiều 5’→ 3’). Mỗi đoạn Okazaki cũng cần 1 đoạn mồi. Sau đó các đoạn mồi được loại bỏ và thay vào bằng đoạn trình tự nucleotit, các đoạn Okazaki được nối lại với nhau nhờ enzym nối Ligase, mạch này gọi là mạch ra sau. Đây gọi là nguyên tắc nửa gián đoạn.
Bước 3. Hai phân tử ADN được tạo thành
+ Các mạch mới tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn xoắn đến đó, tạo thành phân tử ADN con, trong đó một mạch mới được tổng hợp, còn mạch kia là của ADN ban đầu, đây gọi là nguyên tắc bán bảo tồn. Từ một ADN mẹ tạo ra 2 ADN con, giống hệt nhau và giống ban đầu.
+ Ở sinh vật nhân sơ, mỗi phân tử ADN là một đơn vị tái bản, khi tái bản tạo nên hai phễu tái bản. Đối với sinh vật nhân chuẩn, mỗi ADN gồm nhiều đơn vị tái bản.
