הטלומר הוא הקצה המגן של כרומוזום, המורכב מחזרה על שישה רצפים עשירים בנוקלאוטיד בגואנין, לדוגמה, TTAGGG בבני אדם.

אורכו משתנה מאורגניזם לאורגניזם. בכרומוזומים אנושיים קיימים כ-1300 עד 2500 חזרות טלומרים וכ-8300 בעכברים.

כאשר מנגנון שכפול הדנ"א מגיע לטלומרים הוא נתקל בבעיה ייחודית: הסרת הפריימר האחרון בקצה הכרומוזום 5' גורמת ל-3' של דנ"א טלומרי חד-גדילי שלא ניתן להעתיקו מכיוון שאין דנ"א משלים שישמש כתבנית לפריימר.

בשל בעיית שכפול סופי זו, הטלומרים יכולים להתקצר עם כל חלוקת תא, מה שמוביל בסופו של דבר לעצירת התפשטות התא, הידועה גם בשם הזדקנות משוכפלת; עם זאת, ניתן למנוע זאת על ידי סינתזה בתיווך טלומראז של טלומרים חדשים חוזרים.

טלומראז הוא אנזים המורכב הן מרנ"א עם תבנית לחזרות טלומרים והן לחלבון. הוא נקשר ל-3 אינץ' של חזרות הטלומרים.

רכיב החלבון, שעתוק הפוך, מרחיב את הדנ"א של הטלומרים שישה נוקלאוטידים בכל פעם, תוך שימוש ב-RNA, רצף עשיר בציטוזין המשלים את חזרות הטלומרים, כתבנית.

לאחר מכן טלומראז מבצע טרנסלוקציה וחוזר על תהליך הוספת הנוקלאוטידים.

DNA פולימראז α, המכיל תת-יחידה פרימזית משלו, יכול לאחר מכן להוסיף פריימר ולהעתיק את גדיל ה- DNA האב המורחב.

לאחר הארכת הטלומרים, Shelterin, חלבון בעל שש תת-יחידות, נקשר לחתיכה הדו-גדילית של הטלומרים ול-3 הפריים שנותרים לאחר הסרת הפריימר.

קומפלקס זה חוזר בלולאה לאחור ומחדיר את עצמו לדנ"א במעלה הזרם, וכתוצאה מכך נוצרת לולאת תזוזה, או לולאת D, הנגרמת על ידי קשירת 3' לרצף משלים בחזרת הטלומרים. החדרה זו מעגנת את קצה הטלומרים במקומו, ויוצרת לולאת טלומרים גדולה יותר, או לולאת T.

קשירת המקלט והיווצרות לולאת T מגנה על הכרומוזום מפני התפרקות, איחוי מקצה לקצה והפעלה לא מתאימה של מנגנון תיקון הדנ"א.