Phân tử ADN có cấu trúc 2 mạch nuclêôtit bổ sung cho nhau và nhờ đó ADN có một đặc tính quan trọng là tự nhân đôi (sao chép) đúngs mẫu ban đầu.
Quá trình tự nhân đôi của ADN diễn ra trong nhân tế bào, tại các NST ở kì trung gian, lúc này NST ờ dạng sợi mành dãn xoắn. Có thể hình dung quá trình này dưới dạng đơn giản hoá theo sơ đồ hình 16.
Khi bắt đầu quá trình tự nhân đôi, phân từ ADN tháo xoắn, 2 mạch đơn tách nhau dần dần và các nuclêôtit trên mạch đơn sau khi được tách ra lần lượt liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào để dần hình thành mạch mới. Khi quá trình tự nhân đôi kêt thúc, 2 phân tử ADN con được tạo thành rồi đóng xoắn và sau này chúng được phân chia cho 2 tế bào con thông qua quá trình phân bào. Trone quá trình tự nhân đôi của ADN có sự tham aia của một số enzim và yếu tố có những tác dụng tháo xoắn, tách mạch, giữ cho mạch ở trạng thái duỗi, liên kết các nuclêôtit với nhau...
Như vậy, quá trình tự nhân đôi của ADN diễn ra theo những nguyên tắc sau :
- NTBS Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ. Các nuclêôtit ở mạch khuôn liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào theo nguyên tắc : A liên kết với T hay ngược lại. G liên kết với X hay ngược lạiể
- Nguyên tắc giữ lại một nửa (bán bảo toàn): Trong mỗi ADN con có một mạch của ADN mẹ (mạch cũ), mạch còn lại được tổng hợp mới.
Chính sự tự nhân đôi cùa ADN là cơ sở của sự nhân đôi của NST, tiếp theo sự hình thành 2 ADN con là sự hình thành chất nền prôtêin, tạo nên 2 crômatit.