DNA를 복제하는 효소. 여러 가지 박테리아와 동물조직에서 추출되고 있으나 특히 대장균에서 추출정제된 것을 대상으로 그 작용기구가 연구되고 있다.

이 효소를 사용하여 5’-디옥시리보뉴클레오시드삼인산(dATP, dGTP, dCTP, dTTP)을 기질(基質)로 하여 주형 DNA를 프라이머(primer ; 기동물질·시발체라고도 한다)로서 반응계에 첨가하면, 주형 DNA에 상보적인 염기가 웟슨-크릭형의 수소결합으로 상보적으로 차례차례 배치된다.

여기서 기질의 피로인산이 떨어져, 인접하는 뉴클레오티드와의 사이에서 포스포디에스테르결합이 되고 새로운 DNA사슬이 신장해 간다.

이 효소반응에는 Mg(또는 Mn)이 필요하다.

첨가하는 프라이머 DNA는 효소재료에 따라 2줄 사슬 DNA나 1줄 사슬 DNA일지라도 좋은 경우와 1줄 사슬 DNA를 사용하는 편이 훨씬 강한 DNA합성을 일으키는 경우가 있다.

프라이머 DNA가 없는 경우에는 A와 T가 교대로 배열한 dAT혼성중합체가 생성된다.

매우 긴 반응시간에 걸쳐 고농도의 dGTP와 dCTP를 가하면 dGdC중합체(dG중합체와 dC중합체의 2중사슬)가 합성된다.

DNA사슬의 신장은 모두 5’→3’방향으로 진행한다.

그러나 염색체의 DNA는 연속적으로 DNA중합효소의 작용으로 한 번에 합성되는 것은 아니다.

DNA중합효소는 그 단편(斷片)을 합성하고, DNA단편은 DNA리가아제에 의해 생체 속에서 연결이 이루어진다.

인비트로에서의 DNA중합효소에 의한 DNA합성반응에서도 DNA리가아제를 더했을 때에 비로소 생물활성을 가진 DNA가 합성된다.