DNA eşlenmesi, hücre bölünmesi sırasında DNA'nın kendini kopyalama sürecidir.

1. DNA eşlenmesinde ilk adım, DNA molekülünün ikili sarmal yapısının açılmasıdır.

2. Bu işlem, DNA'nın bütünleyici bazlarını birarada tutan hidrojen bağlarını kıran helikaz enzimi tarafından gerçekleştirilir.

3. DNA'nın iki ipliğinin ayrılmaya başlamasıyla, Y biçiminde bir eşlenme çatalı oluşur. Fermuarın açılması gibi ayrılan iki iplik, yeni DNA ipliklerinin yapımı için şablon görevi görür.

4. İpliklerden biri eşlenme çatalına doğru (3 üssüden 5 üssüye) yönelir; bu öncü ipliktir (İng. leading strand). Diğeri de eşlenme çatalından ileri doğru (5 üssüden 3 üssüye) yönelir; bu da gecikmeli ipliktir (İng. lagging strand). Farklı yönelimlerinin bir sonucu olarak, iki iplik farklı eşlenir. (Bkz. DNA Eşlenmesindeki Evrimsel Gizem: Eşlenme Yönü)

Öncü İplik: 5. Primer adı verilen kısa bir RNA parçası (primaz enzimi tarafından üretilir) gelir ve öncü ipliğin sonuna bağlanır. Primer, DNA sentezinin başlangıç noktası olarak görev yapar. 6. DNA polimeraz öncü ipliğe bağlanır ve ardından iplik boyunca "yürüyerek", DNA'ya 5'-3' yönünde yeni bütünleyici nükleotit bazlarını ekler. 7. Bu tür eşlenmenin "sürekli" olduğu söylenir.

Gecikmeli İplik: 5. Primaz enzimi tarafından çok sayıda RNA primerleri yapılır ve gecikmeli iplik boyunca çeşitli yerlere bağlanırlar 6. Okazaki parçaları adı verilen DNA öbekleri de daha sonra gecikmeli ipliğe 5'-3' yönünde eklenir. 7. Okazaki parçalarının sonradan katılması gerektiğinden, bu tür eşlenmenin "süreksiz" olduğu söylenir.

8. Tüm bazlar eşleşince (A ile T, S ile G), egzonükleaz adlı enzim primer(ler)i çekip çıkarır. Primer(ler)in bulunduğu yerde oluşan boşluk(lar), başka bütünleyici nükleotitler tarafından doldurulur.

9. Yeni DNA diziliminde hata olmadığından emin olmak için yeni ipliğin kontrol okuması yapılır.

10. Son olarak, DNA ligaz adlı enzim, DNA dizilimini iki sürekli çift iplik şeklinde mühürler.

11. DNA eşlenmesinin sonucunda, biri eski biri yeni iki nükleotit zinciri olan iki tane DNA molekülü oluşur. Bu yüzden DNA eşlenmesi yarı-korunumlu olarak betimlenir; zincirin yarısı başlangıçtaki DNA molekülünün parçasıdır, diğer yarı ise yeni üretilmiştir.

12. Eşlenmenin ardından yeni DNA otomatik olarak çift sarmal şeklinde katlanır.

DNA’da düğümler ve dolanmalar birkaç nedenle oluşur: uzunluğu, sürekli hareket halinde olması ve dar alanda bulunması. (…) Düğümler öldürücü olabilir, çünkü DNA’yı kopyalayan ve yazımı yapan hücresel mekanizmanın çalışmak için düz bir yola ihtiyacı vardır. (…) DNA’nın kopyalanması için iki ipliğin çözülmesi gerekir ama sıkı sıkı örülmüş saç nasıl kolayca açılmazsa, birbirine dolanmış sarmal ipler de birbirinden öyle kolay ayrılmaz. Dahası hücreler DNA’yı kopyalamaya başladıklarında bazen arkada sallanan uzun yapışkan iplikler de birbirine dolanır. İplikler güçlü bir çekişten sonra çözülmezse hücreler intihar eder; sonuç bu kadar yıkıcıdır.

Düğümler haricinde, DNA kendini çeşitli topolojik açmazlar içinde de bulabilir. İplikler bir zincirin birbirine kenetlenmiş halkaları gibi birbirine kaynayabilir. (…) Burulmalar, burkulmalar ve düğümlerin farklı kombinasyonları DNA’nın neredeyse sınırsız kez bükülmesini garantiler. DNA’mızı bu işkenceden “topoizomeraz” denen ve matematikten anlayan proteinler kurtarır. Bu proteinlerin her biri, düğüm kuramının bir-iki teoremini kavrar ve DNA’daki gerilmeyi rahatlatmak için kullanır. Bazı topoizomerazlar DNA zincirlerini çözer. Diğer tipleri, bir DNA ipliğine çentik atıp, burulma ve burkulmaları önlemek için diğer ipliğe dolar. Bazıları ipliklerin birbiri üzerinden geçtiği yerde DNA’yı keser, üstteki ipliği alttakinin altından geçirir, onları tekrar birleştirir ve düğümü çözer.

- Sam Kean (Bitmeyen Keşif: DNA)