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Chez les organismes eucaryotes, y compris les humains, le matériel génétique est stocké dans les chromosomes à l'intérieur du noyau. Les cellules connaissent un cycle de croissance et de division. Pendant l'interphase, la cellule duplique son ADN. Le prochain événement majeur est la mitose, suivie de la cytokinèse. Les procaryotes, comme les bactéries, utilisent un processus de fission plus simple.
Les chromosomes sont constitués d’ADN double brin enroulé autour de protéines histones. Pendant l'interphase, la chromatine se décondense, permettant aux enzymes de réplication de synthétiser une copie exacte de chaque chromosome. Les chromatides sœurs résultantes sont reliées au niveau d’un centromère, formant le chromosome classique en forme de X. Lorsque les chromatides se condensent, l'interphase se termine et la mitose commence.
La prophase marque le début de la mitose :l'enveloppe nucléaire se dissout et des microtubules poussent à partir de centrosomes qui migrent vers des pôles opposés. Lorsque la prophase passe à la métaphase, les microtubules s'attachent aux kinétochores de chaque chromatide. Les chromosomes s’alignent le long de la plaque métaphasique au centre de la cellule. Les humains possèdent 23 paires de chromosomes, un de chaque parent.
Pendant l'anaphase, les centromères se divisent, libérant les chromatides sœurs. Les microtubules tirent ensuite chaque chromatide vers des pôles opposés, donnant temporairement à la cellule 92 chromosomes avant la division. En télophase, les membranes nucléaires se reforment autour des deux ensembles de chromosomes, qui commencent à se détendre de leur état condensé.
Après la télophase, la cellule se divise physiquement. Un anneau contractile se forme au niveau de l'ancienne plaque métaphasique, pinçant la membrane vers l'intérieur pour créer un sillon de clivage. À mesure que le sillon s'approfondit et que la membrane fournit du nouveau matériel, deux cellules filles émergent, chacune contenant un ensemble complet de chromosomes. Ces cellules entrent en interphase et le cycle se répète.
Les cellules procaryotes contournent la mitose et la cytokinèse, se divisant plutôt par fission binaire, un processus unique et rationalisé.