Il DNA o Acido Desossi Ribonucleico è una macromolecola formata da una catena di unità che si ripetono composta da un fosfato e lo zucchero desossiribosio a cui può essere legata una di quattro diverse basi azotate abbreviate in A,T,G.e C (nell' insieme chiamati nucleotidi). La semplice struttura del DNA contiene le informazioni che permettono la sintesi delle proteine necessarie alla vita di ciascun individuo. Il processo di mitosi è destinato ad assicurare che l' esatta copia del DNA, sotto forma di cromosomi, venga trasmessa alle cellule figlie. L’unità fondamentale del DNA è rappresentata da due catene polinucleotidiche avvolte fra loro a doppia elica tenuta assieme da legami idrogeno fra coppie di basi. La capacità di replicazione del dna è data dalla sua complementarietà, ed è di tipo semiconservativo. Le nuove doppie eliche gemelle sono prodotte, appunto, grazie al processo di duplicazione semiconservativo. Uno dei requisiti fondamentali del materiale genetico è che la sua riproduzione dev'essere accurata poiché da esso dipendono le informazioni per il funzionamento dell'organismo. Quando venne scoperta la struttura a doppia elica del DNA, la caratteristica che maggiormente colpì gli studiosi fu la relazione di complementarietà tra le basi. Questa caratteristica fece subito pensare a un tipo di duplicazione in cui ciascun filamento (catena) della doppia elica, aprendosi in corrispondenza del legame tra le basi, fungesse da stampo per la costruzione di un nuovo filamento. Secondo il modello di Watson e Crick, infatti, si ha una graduale separazione dei due filamenti e la formazione della forca replicativa, dove i due filamenti separati fanno da stampo per la sintesi di due filamenti complementari. Si formano così due molecole figlie identiche, ciascuna costituita da un filamento vecchio e da uno nuovo. Questo tipo di duplicazione viene chiamato duplicazione semiconservativa. 
I nucleotidi da soli non sono in grado di formare una catena: sono necessari un enzima che intervenga a legare i vari pezzi tra loro, cioè la DNA-polimerasi (che permette la polimerizzazione), e diversi altri enzimi, ciascuno specifico per una determinata fase. 
La duplicazione del DNA è il processo che sta alla base della trasmissione dell'informazione genetica. L'esperimento che dimostrò in che modo il DNA viene replicato fu condotto dagli statunitensi Matthew Meselson e Franklin Stahl nel 1957. Essi fecero crescere molte generazioni di Escherichia coli in un terreno di coltura contenente, come fonte di azoto, un sale dell'isotopo pesante N, in questo modo i componenti cellulari erano marcati da questo isotopo. Fu così dimostrato che il DNA si replica secondo un modello semiconservativo: le molecole "figlie" consistono ognuna di un filamento di DNA della molecola "madre" e di un filamento di nuova sintesi.
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