Dans la transcription eucaryote, l'ARN polymérase II (PolII) est l'enzyme principale qui synthétise le transcrit d'ARN. PolII est recruté sur le site d'initiation de la transcription par une suite de facteurs de transcription généraux qui reconnaissent la boîte TATA, un élément promoteur conservé en amont de la région codante. Ces facteurs TFII positionnent PolII sur l'ADN et facilitent la transition de l'initiation à l'élongation. Lorsque PolII se déplace le long du brin matrice, il catalyse la formation de liaisons phosphodiester, en ajoutant des ribonucléotides complémentaires à la matrice d'ADN.
La transcription bactérienne commence par l'holoenzyme ARN polymérase, comprenant la polymérase centrale (α₂ββ′ω) et le facteur sigma (σ). Contrairement aux eucaryotes, la sous-unité σ reconnaît directement les séquences promotrices et guide l'holoenzyme vers le site d'initiation. Le facteur σ fait également fondre le duplex d'ADN pour exposer le brin matrice, permettant à l'enzyme centrale de synthétiser une courte amorce d'ARN avant de passer à l'élongation processive.
La réplication chez les procaryotes et les eucaryotes se déroule par déroulement bidirectionnel du duplex au niveau des fourches de réplication. Chaque brin parental sert de modèle à un nouveau brin complémentaire. Le brin leader est synthétisé en continu par l'ADN polymérase III (PolIII) chez les bactéries, ou Polδ/ε chez les eucaryotes, tandis que le brin retardateur est assemblé en fragments courts d'Okazaki par PolIII (bactéries) ou Polδ (eucaryotes). L'ADN polymérase I (bactéries) ou Polα chez les eucaryotes élimine les amorces d'ARN et comble les lacunes qui en résultent.
Les bactéries codent pour cinq ADN polymérases, tandis que les humains en possèdent quinze, largement classées en trois familles :A, B et X. Les polymérases de classe A, telles que la PolIII bactérienne, présentent une processivité élevée et génèrent de longues étendues d'ADN (≈30 000 nt) avant de se dissocier. Les polymérases de classe B, y compris PolI, synthétisent de courts fragments d'Okazaki (~ 600 nt) et possèdent une activité de relecture d'exonucléase 5′→3′. Les enzymes ClassX se spécialisent dans la réparation de l'ADN; ils ajoutent des nucléotides par courtes séquences, souvent sujettes aux erreurs, lors de la jonction d'extrémités non homologues.