De cellen van eukaryote organismen, zoals mensen, behouden hun genetische informatie in chromosomen die zijn samengesteld uit deoxyribonucleïnezuur, of DNA, dat zich in een celkern bevindt. Cellen ondergaan afwisselende perioden van groei en deling. Tijdens de groeifase, of interfase, repliceert de cel zijn DNA. De volgende gebeurtenis in de celcyclus is mitose of nucleaire deling, gevolgd door cytokinese of celdeling. Prokaryotische cellen zoals bacteriën volgen een eenvoudiger proces van celsplitsing.
DNA-replicatie
DNA en bepaalde eiwitten die bekend staan als histonen vormen de chromosomale structuren. Het DNA is dubbelstrengs en vormt met behulp van de histonen een strak opgerold pakket. Tijdens de interfase ontspannen de chromosomen, waardoor replicatie-enzymen toegang krijgen om een nieuwe kopie van elk chromosoom te maken. De tweelingkopieën, of chromatiden, zijn verbonden door een bolvormige eiwitstructuur, de centromeer genaamd, die de bekende X-vorm van chromosomen vormt. De condensatie van de dubbele chromatide-chromosomen markeert het einde van de interfase en het begin van de mitose.
Profase en metafase
De eerste fase van mitose is de profase, waarbij het kernmembraan uiteenvalt. Tijdens de profase creëert de cel microtubuli die zijn bevestigd aan twee organellen, centrosomen genaamd, die naar beide zijden van de cel migreren. Naarmate de profase overgaat in de metafase, naderen de microtubuli de chromosomen. Een kinetochoor bestaande uit eiwit ontspruit uit elk chromatide en vormt een structuur waaraan de microtubuli zich kunnen hechten. De chromosomen zijn uitgelijnd op de metafaseplaat in het midden van de cel. Mensen hebben 23 paar chromosomen, één paarlid van elke ouder.
Anafase en telofase
Aan het einde van de metafase is elke chromatide bevestigd aan een microtubule die is verankerd door een centrosoom. De volgende fase, anafase, begint wanneer de centromeren oplossen, waarbij de zusterchromatiden worden omgezet in dochterchromosomen. De menselijke cel heeft in dit stadium tijdelijk 92 chromosomen in plaats van de normale 46. De centrosomen trekken de microtubuli met de chromosomen op sleeptouw naar weerszijden van de cel, zodat beide zijden een complete set genetisch materiaal hebben. In telofase verschijnen kernmembranen weer, die elke set chromosomen omsluiten. De chromosomen beginnen dan te ontspannen vanuit hun strak opgerolde toestand.
Cytokinese
Als de mitose eindigt, begint de cel zich in het midden te delen. Een samentrekkende ring op de plaats van de oude metafaseplaat knijpt de cel, waardoor een groef ontstaat die dieper wordt naarmate de cel nieuw buitenmembraanmateriaal synthetiseert. De kernen worden gescheiden door de nieuwe celmembranen. Uiteindelijk deelt de cel zich in twee dochtercellen, die elk het volledige complement van chromosomen bevatten. De twee cellen gaan dan de interfase in en de celcyclus herhaalt zich.