قبل أن تنقسم الخلية، يجب أن تنسخ بدقة جميع كروموسوماتها، بما في ذلك الحمض النووي وبروتينات الهيستون والبروتينات غير المصاحبة له. تبدأ هذه العملية في أصول عديدة من النسخ المتماثل أثناء المرحلة S من دورة الخلية في كل من كروموسومات الخلية في وقت واحد. يمكن أن تعمل بعض النيوكليوتيدات كأصول للتكاثر، لكن هذه التسلسلات ليست محددة جيداً - خاصة في الأنواع المعقدة متعددة الخلايا وحقيقية النواة. طول الحمض النووي الذي يمتد على الأصل من النسخ المتماثل ومحطتي النسخ المتماثل الخاصين به، حيث تندمج شوكات النسخ المتجاورة في النهاية، يسمى النسخ المتماثل. يتقدم تكرار الحمض النووي بهذه الطريقة، مجموعة الأصول في وقت واحد، حتى تصل إلى التيلوميرات، التي لها عملية النسخ المتخصصة الخاصة بها. في هذه المرحلة، عندما تكون الخلية في الطور M وجاهزة للانقسام، تتضاعف كتلة الكروموسومات للخلية بشكل فعال.

أثناء تقدم تكرار الحمض النووي، يتم تصنيع بروتينات هيستون جديدة وتشكيل جزيئات جديدة هيستون الأساسية. هذه البروتينات لا تقل أهمية عن وظيفة الكروموسوم مثل الحمض النووي لأن الهستونات ضرورية للبنية الفيزيائية للكروموسوم.  ؛

أصول النسخ المتماثل

يبدأ تكرار الحمض النووي عند تسلسل معين للنيوكليوتيدات يسمى أصول النسخ المتماثل. تتفاعل هذه المواقع مع البروتينات البادئة المتخصصة التي تبدأ عملية فصل الحمض النووي وتكراره. ثبت أن تحديد وقياس هذه التسلسلات أمر صعب، لا سيما في الأنواع المعقدة ومتعددة الخلايا وحقيقية النواة. على سبيل المثال، يتطلب الحجم الكبير للجينوم البشري عشرات الآلاف من أصول النسخ المتماثل في جميع الكروموسومات. ومع ذلك، يعد حساب هذه المواقع أمراً صعباً لأنه لا يوجد إجماع واضح على تسلسلات المنشأ المحددة. من المحتمل أن يتم تحديد أصول النسخ المتماثل من خلال مجموعة من متواليات النيوكليوتيدات، والبروتينات المختلفة، وهيكل الكروماتين.  ؛

تكرار الهستونات

الهيستونات عبارة عن بروتينات مسؤولة عن تعبئة الحمض النووي في كروماتين ثم في كروموسومات. وبالتالي، تعتبر الهستونات ضرورية للبنية الفيزيائية ووظيفة الكروموسوم حقيقيات النواة. أثناء تكاثر الكروموسوم، يجب أيضاً تصنيع هيستونات جديدة من أجل تجميع الحمض النووي الجديد في النيوكليوسومات. مع تقدم شوكة النسخ للأمام، يعاد تجميع الهستونات القديمة والجديدة بشكل عشوائي على الخلايا الوليدة.  ؛