Üks elusrakkude üldine omadus on see, et nad jagunevad. Enne kui üks rakk saab kaheks muutuda, peab rakk tegema koopia oma DNA-st ehk deoksüribonukleiinhappest, mis sisaldab tema geneetilist teavet. Eukarüootsed rakud talletavad DNA rakutuuma membraanidesse suletud kromosoomides. Mitme replikatsiooni alguseta võtaks paljunemine palju kauem ja aeglustaks rakkude kasvu.
DNA 101
DNA on pika ahelaga molekul, mille selgroog sisaldab vaheldumisi suhkru- ja fosfaatrühmi. Iga neljast nukleotiidialusest - rõngakujulised lämmastikku sisaldavad molekulid - ripub iga suhkrurühm. Kaks DNA ahelat moodustavad kahekordse heeliksi struktuuri, milles alus igas suhkru asukohas seondub õe ahelas asuva täiendava alusega. Lubatud on ainult teatud paaritamised, nii et kui tuvastate ühe ahela aluse, siis tunnete alust teise ahela samas asendis.
Kromosoomid
Eukarüootides on kromosoomid silindrilised kromatiini struktuurid, mis on segu DNA ja histoonvalkudest. Inimrakkudel on 23 paari kromosoome, üks paariline mõlemast vanemast. Inimese kromosoom sisaldab umbes 150 miljonit aluspaari. Kromatiin on DNA kokkusurumiseks tihedalt kokku pandud, et see mahuks rakku. Kui paneksite inimese rakus kogu DNA otsa, oleks see umbes 6 jalga. Replikatsiooni tekkimiseks tuleb DNA spiraal vahetult enne kopeerimist lahti keerata.
Replikatsioon
Eukarüootsed rakud vahelduvad kasvu ja jagunemise vahel ning DNA paljuneb kasvufaasis. DNA siseneb lõdvestunud olekusse, mis võimaldab juurdepääsu igale ahelale kopeeriva ensüümi DNA polümeraasile. Teine ensüüm, helikaas, eraldab kaks puistu kõigepealt piirkonnas, mida nimetatakse replikatsiooni alguspunktiks. Iga ahel on matriits uue nukleotiidaluste komplementaarse järjestusega ahelale. Polümeraasi molekuli ümbritsev replikatsioonimull liigub kopeerimistoimingu käigus piki DNA ahelat. Vana ja uus kiud tõmbuvad mulli tagaosas kokku.
Nõuded ajastusele
DNA polümeraas suudab eukarüootseid kromosoome transkribeerida kiirusega umbes 50 aluspaari sekundis. Kui kromosoomil oleks ainult üks replikatsiooni alguspunkt, kuluks ühe DNA heeliksi kopeerimiseks umbes kuu. Mitme alguspunkti abil saab rakk umbes ühe tunni jooksul spiraali korrata, see on 720-kordne kiirus. Protsessi käigus korrastavad iga kromosoomi mitmed replikatsioonimullid väikese pikkusega DNA-d, mis seejärel ühendatakse kokku ja moodustatakse valmistoode. Mitme päritolu eeliseks on see, et see võimaldab rakkude suhteliselt kiiret jagunemist ja organismi kasvu. Näiteks peaks inimese ema enne sünnitust kandma loodet 540 aastat, kui ta peaks sõltuma igas kromosoomis olevast ühest replikatsiooni alguspunktist.