לפני שתא מתחלק, יש להעתיק את גדילי ה- DNA בגרעין, לבדוק אם קיימות שגיאות ואז לארוז אותם למבנים דמויי אצבעות מסודרים. שלבי חלוקת התאים מקיפים תהליך מסובך הכרוך בשינויים רבים בתוך התא. חלבונים רבים מרפים DNA כדי להעתיק אותו, מה שהופך אותו לפגיע לשבירה. במהלך חלוקת התאים נמשך DNA קדימה ואחורה, מה שעלול לגרום לו להישבר אם הוא לא נארז בקפידה.
מחזור התא: שלבי סינתזה וחלוקה של תאים
חלוקת תא, או מיטוזה, הוא חלק מה- מחזור תאים. לתא שלב הכנה הנקרא אינטרפאזה ושלב חלוקה הנקרא שלב M. שלב M בתורו מורכב ממיטוזה וציטוקינזיס, פיצול התא לתאי הבת. ארבעת השלבים הקלאסיים של המיטוזה הם נבואה, מטאפאזה, אנאפאזה ו טלופאז. יחד, אלה מביאים ליצירת גרעיני בת זהים.
שלב ההכנה, אינטראפאזה, כולל שלושה שלבים קטנים יותר, הנקראים ז1, ש ו ז2. ה- G1 שלב (פער ראשון) הוא כאשר התא גדל על ידי ייצור חלבון רב יותר. שלב ה- S (סינתזה) הוא כאשר הוא מעתיק את ה- DNA שלו כך שיש לו שני עותקים של כל גדיל, הנקראים כרומוזומים. ז2 שלב (פער שני) הוא כאשר התא יוצר עותק מהאברונים שלו ובודק שגיאות ב- DNA לפני שמתחיל בתהליך חלוקת התא.
כאשר ה- DNA מועתק בשלב S, הגדילים הזהים המתקבלים נקראים כרומטידות אחות. בבני אדם, לאחר השלמת ההעתקה, יש לתא שני עותקים מלאים של כל 46 הכרומוזומים שלו, 23 כל אחד מהאם ומן האב. אך במיטוזה, הכרומוזומים הממוספרים הדומים מכל אחד מההורים, הנקראים כרומוזומים הומולוגיים, אינם מתקשרים פיזית.
סינתזת DNA
כהכנה לחלוקת התא, התא יוצר העתק של כל ה- DNA שלו. זה קורה בשלב S, או בסינתזה, של מחזור התא. מיטוזה היא החלוקה של תא אחד לשני תאים שלכל אחד מהם יש גרעין ובאותה כמות DNA כמו התא המקורי. סינתזת DNA היא תהליך מסובך ההופך את ה- DNA לפגיע לשבירה מכיוון שצריך לפרק את ה- DNA ולפרוק אותו לצורתו הפשוטה ביותר. שלב S דורש גם הרבה מולקולות אנרגיה. זו התחייבות כה גדולה שהתא שומר לעצמו שלב נפרד.
אריזות DNA
את חוטי ה- DNA בתוך גרעין התא יש לארוז בצורות X קצרות ועבות דמויות אצבעות. DNA אינו קיים מעצמו אלא נעטף סביב חלבונים ועל ידי חלבונים כך שהוא יוצר תערובת של DNA וחלבון הנקראים כרומטין. דנ"א הוא כמו צינור גינה ארוך שניתן לפצע ולסובב אותו לערימה גלילית, המכונה כרומוזום מעובה.
האריזה הצמודה הזו הופכת את ה- DNA לחזק יותר ועמיד בפני שבירה. לכרומוזומים מעובה יש אזורים חזקים הנקראים צנטרומרים, שהם כמו חגורות שניתן למשוך כדי להזיז כרומוזומים ממקום למקום בתוך תא.
בודק הפסקות
לאחר יצירת עותק של כל גדילי הדנ"א, על התא לבדוק את ה- DNA לגבי הפסקות לפני תחילת המיטוזה. זה קורה במהלך ה- G.2 שלב של מחזור התא. בתא יש מכונות חלבון שיכולות לזהות שבירות ב- DNA. אם נמצאות בעיות כלשהן, חלבוני תגובת הנזק לדנ"א מונעים מהתא להתקדם במיטוזת התהליך עד לתיקון הדנ"א. על מנת להתחיל במיטוזה, התא חייב לעבור את מה שמכונה ז2מחסום M. זו הפעם האחרונה שתא ב- G.2 שלב יכול לעצור לתיקונים לפני תחילת המיטוזה.