Sinh tổng hợp ADN, mà theo cách gọi của sinh học phân tử là replication, tức sao chép mã di truyền, là một quá trình rất phức tạp, ba gồm nhiều bước, mỗi bước được thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác nhờ những enzyme đặc hiệu. Quá trình sao mã ở các tế bào tiền nhân và tế bào nhân thật có rất nhiều điểm giống nhau. Đó là:
1/ NGUYÊN LIỆU ĐỂ TỔNG HỢP ADN LÀ CÁC DEOXYRIBONUCLEOSIDE TRIPHOSPHATE.
2/ mặc dù ADN của tế bào tiền nhân có cấu trúc vòng, còn của tế bào nhân thật có cấu trúc sợi, nhưng qúa trình sao mã đều được bắt đầu tại một điểm xác định trong phân tử do sự nhận biết của các enzyme đặc hiệu.
3/ Sợi ADN con được hình thành theo nguyên tắc bổ sung với sợi mẹ và chỉ tăng trưởng theo chiều 5'-3' như mô tả trong hình 3.10.
Hình 3.11. Cơ chế của quá trình sao mã (replication) ở E. coli.
CÓ THỂ HÌNH DUNG MỘT CÁCH KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH SAO MÃ Ở E. COLI NHƯ SAU (REPLICATION). QUÁ TRÌNH ĐƯỢC BẮT ĐẦU KHI MỘT LOẠI PROTEIN CÓ TÊN LÀ DNAB NHẬN BIẾT KHỞI ĐIỂM TRÊN NHIỄM SẮC THỂ. TIẾP THEO LÀ CÁC PHÂN TỬ ENZYME ADN-GYRASE BẮT ĐẦU NỚI LỎNG CẤU TRÚC SIÊU XOẮN CỦA NHIỄM SẮC THỂ VỀ CẢ HAI PHÍA CỦA DNAB. KHI HAI PHÂN TỬ ADN-GYRASE DI CHUYỂN XADẦN KHỞI ĐIỂM NÀY THÌ HAI PHÂN TỬ REP-ENZYME (CÒN GỌI LÀ ADN- HELICASE) LÀM NHIỆM VỤ TÁCH RỜI HAI SỢI ĐƠN CỦA PHÂN TỬ ADN XOẮN KÉP. SAU ĐÓ CÁC PHÂN TỬ PROTEIN SSB GẮN VỚI CÁC SỢI ĐƠN ADN ĐỂ NGĂN CẢN SỰ PHỤC HỒI CẤU TRÚC XOẮN KÉP. TẤT CẢ CÁC CÔNG VIỆC TRÊN PHẢI ĐƯỢC THỰC HIỆN TRƯỚC KHI ADN BẮT ĐẦU ĐƯỢC NHÂN ĐÔI.
Dưới tác dụng của ADN polymerase III, một trong hai sợi
đơn bắt đầu được sao chép một cách liên tục theo chiều 5'-3' (sợi trước). Do qúa trình tăng trưởng không thể thực hiện theo chiều ngược lại, tức chiều 3'-5', nên sợi đơn thứ hai (sợi sau) phải được sao chép theo cơ chế gián đoạn cùng với mức độ tháo xoắn của phân tử mẹ. Quá trình này được thực hiện như sau: Trước tiên enzyme primase tổng hợp một đoạn ARN ngắn để làm mồi. Sau đó ADN polymerase III tiếp tục gắn các đơn vị deoxy- ribonucleotide vào đầu 3' cuả đoạn mồi này để tạo ra một đoạn ADN ngắn có tên là đoạn Okazaki. Cứ mỗi lần di chuyển khu vực tháo xoắn lại tạo ra một đoạn Okazaki. Các đoạn ARN mồi sau đó bị phân hủy, ADN polymerase I sẽ nối dài các đoạn Okazaki để lấp các chỗ trống và cuối cùng enzyme ADN ligase nối các đoạn Okazaki với nhau, tạo ra sợi sau liên tục. Với sự tham gia
của hàng loạt enzyme, quá trình tổng hợp ADN xảy ra một cách chính xác, nhờ đó duy trì được tính di truyền của loài từ thế hệ này sang thế hệ khác.