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DNA是生物遗传信息的载体，具有独特的双螺旋结构。两条DNA链以反向平行的方式缠绕，形成右手螺旋。碱基配对遵循严格规则：腺嘌呤与胸腺嘧啶通过两个氢键配对，鸟嘌呤与胞嘧啶通过三个氢键配对。这种互补配对是DNA复制的分子基础。
DNA复制采用半保留复制机制。首先，原有的双链DNA分离成两条单链，每条单链都作为模板来合成新的互补链。最终形成的两个DNA分子，每个都包含一条原来的链和一条新合成的链。这种方式既保证了遗传信息的连续性，又实现了精确的复制。
DNA复制从复制起点开始。解旋酶首先结合到DNA上，利用ATP提供的能量打开双螺旋结构，形成复制叉。单链结合蛋白迅速结合到分离的单链DNA上，防止其重新配对并保护其不被核酸酶降解。同时，拓扑异构酶在复制叉前方工作，缓解由于DNA解旋造成的超螺旋张力。
DNA聚合酶具有严格的方向性限制，只能在现有DNA链的3'端添加新的核苷酸，因为它需要3'-OH基团作为反应的起始点。由于DNA聚合酶无法从头开始合成DNA，因此需要引物酶合成短的RNA引物片段。这些引物长度通常为8到12个核苷酸，为DNA聚合酶提供必需的3'-OH基团，使DNA合成能够开始。
由于DNA聚合酶只能在5'到3'方向合成DNA，两条反向平行的模板链导致了不同的复制模式。前导链可以连续合成，因为其合成方向与复制叉移动方向一致。而滞后链必须不连续合成，形成多个短的DNA片段，称为冈崎片段。每个冈崎片段都需要单独的RNA引物，长度约为1000到2000个碱基对。
DNA复制的质量控制包括多个层面。DNA聚合酶I具有5'到3'外切酶活性，能够移除RNA引物并用DNA填补空隙。随后，DNA连接酶将相邻的冈崎片段连接起来，形成完整的DNA链。更重要的是，DNA聚合酶还具有3'到5'外切酶活性，能够校对刚刚合成的DNA，发现错误时立即移除错误的核苷酸。此外，细胞还有专门的错配修复系统，进一步保证复制的准确性。
DNA复制是一个精密而复杂的生物学过程，具有三个关键特点：半保留性确保遗传信息的连续传递，高保真性使错误率降至十亿分之一，严格的方向性保证复制的有序进行。这个过程经历起始、延伸、连接和完成四个阶段。DNA复制是细胞分裂的必要前提，是遗传信息从一代传递到下一代的分子基础，也是生命得以延续的根本保障。