Funkcjonalny chromosom eukariotyczny musi zawierać trzy elementy: centromer, telomery i liczne początki replikacji.

Centromer to sekwencja DNA, która łączy chromatydy siostrzane. Jest to również miejsce, w którym po replikacji chromosomu konstruowane są kinetochory, kompleksy białkowe, do których przyłączają się mikrotubule wrzecionowate. Kinetochory umożliwiają mikrotubulom wrzeciona przemieszczanie chromosomów w komórce podczas podziału komórki.

Telomery składają się z niekodujących powtarzających się sekwencji nukleotydowych na ich końcach. Sekwencje te są zazwyczaj podobne u różnych gatunków. Zwykle składają się z powtarzających się jednostek adeniny lub tyminy, po których następuje wiele nukleotydów guaniny. Telomery chronią i stabilizują końce chromosomów. Gdyby chromosom pękł, zacząłby ulegać degradacji na nowo powstałym końcu, który nie ma telomeru.

Początki replikacji i ARS-ów

Chromosomy eukariotyczne muszą mieć również liczne początki replikacji, które są sekwencjami nukleotydów, które określają, gdzie zaczyna się replikacja DNA. Chociaż dokładna liczba początków replikacji w ludzkim genomie nie została jeszcze określona ilościowo, potrzeba co najmniej 30 000, aby replikacja nastąpiła w odpowiednim czasie. Na przykład, gdyby ludzkie chromosomy zawierały tylko jeden taki pochodzeń, replikacja pojedynczego chromosomu zajęłaby ponad miesiąc.

Chociaż znaczenie początków replikacji zostało już ustalone, zdefiniowanie tych sekwencji okazało się trudne. Jednak niektóre eksperymenty z drożdżami zidentyfikowały kilku kandydatów. Kiedy pewne sekwencje chromosomów są dodawane do komórki drożdży jako zewnątrzkomórkowa, kolista cząsteczka DNA, replikują się autonomicznie. Stąd wzięła się nazwa tych sekwencji - autonomicznie replikujące się sekwencje (ARS). Niektóre ARS prawdopodobnie odpowiadają początkom replikacji, które funkcjonują w genomie drożdży. Jednak niektóre z nich nie są zlokalizowane wzdłuż odcinka DNA, który jest silnie związany z inicjacją replikacji.

U ssaków, takich jak ludzie i inne bardziej złożone eukarionty, pochodzenie sekwencji replikacyjnych jest słabo określone. Dzieje się tak, ponieważ są one prawdopodobnie definiowane przez kombinację sekwencji nukleotydów, powiązanych białek i struktury chromatyny.