La replicación del ADN (ácido desoxirribonucleico) ocurre antes de que una célula se divida para garantizar que ambas células reciban una copia exacta del material genético de los padres. Si bien existen muchas similitudes en la forma en que las células procariotas y eucariotas replican su ADN, existen varias distinciones entre ellas, debido al diferente tamaño y complejidad de las moléculas, incluido el tiempo que lleva completar el proceso.

Las células procariotas tienen una estructura bastante simple. No tienen núcleo, ni orgánulos y una pequeña cantidad de ADN en forma de un único cromosoma circular. Las células eucariotas, por otro lado, tienen un núcleo, múltiples orgánulos y más ADN organizado en múltiples cromosomas lineales.

La replicación del ADN comienza en un punto específico de la molécula de ADN llamado origen de replicación. En el origen, las enzimas desenrollan la doble hélice haciendo accesibles sus componentes para la replicación. Luego, cada hebra de la hélice se separa de la otra, exponiendo las bases ahora desapareadas para que sirvan como moldes para nuevas hebras. Se agrega un pequeño segmento de ARN, ácido ribonucleico, como cebador, luego se pueden ensamblar nuevas bases de nucleótidos que complementan las bases no apareadas para formar dos cadenas hijas junto a cada cadena principal. Este ensamblaje se logra con enzimas llamadas ADN polimerasas. Cuando se completa el proceso, se han formado dos moléculas de ADN idénticas entre sí y a la molécula original.

Los pasos para la replicación del ADN son generalmente los mismos para todos los organismos procarióticos y eucarióticos. El desenrollado del ADN se logra mediante una enzima llamada ADN helicasa. La fabricación de nuevas cadenas de ADN está orquestada por enzimas llamadas polimerasas.

Ambos tipos de organismos también siguen un patrón llamado replicación semiconservadora. En este patrón, las hebras individuales de ADN se fabrican en diferentes direcciones, produciendo una hebra líder y una rezagada. Las hebras rezagadas se crean mediante la producción de pequeños fragmentos de ADN llamados fragmentos de Okazaki que finalmente se unen. Ambos tipos de organismos también comienzan nuevas hebras de ADN con un pequeño cebador de ARN.

Las diferencias entre la replicación del ADN procariota y eucariota están relacionadas en gran medida con los contrastes en el tamaño y la complejidad del ADN y las células de estos organismos. La célula eucariota promedio tiene 25 veces más ADN que una célula procariota.

En las células procarióticas, solo hay un punto de origen, la replicación ocurre en dos direcciones opuestas al mismo tiempo y tiene lugar en el citoplasma celular. Las células eucariotas, por otro lado, tienen múltiples puntos de origen y utilizan la replicación unidireccional dentro del núcleo de la célula. Las células procariotas poseen uno o dos tipos de polimerasas, mientras que las eucariotas tienen cuatro o más.

La replicación también ocurre a un ritmo mucho más rápido en las células procariotas que en las eucariotas. Algunas bacterias tardan solo 40 minutos, mientras que las células animales, como las humanas, pueden tardar hasta 400 horas. Además, los eucariotas también tienen un proceso distinto para replicar los telómeros en los extremos de sus cromosomas. Con sus cromosomas circulares, los procariotas no tienen fines que sintetizar. Por último, la breve replicación en procariotas ocurre casi continuamente, pero las células eucariotas solo experimentan la replicación del ADN durante la fase S del ciclo celular.