En las células eucariotas, el ciclo de la célula —el ciclo de división— se divide en procesos celulares distintos y coordinados que incluyen el crecimiento celular, la replicación del ADN/duplicación cromosómica, la distribución del cromosoma a las células hijas y, por último, la división celular. El ciclo celular está estrechamente regulado por sus sistemas reguladores, así como las señales extracelulares que afectan la proliferación celular.
Los procesos del ciclo celular ocurren durante aproximadamente 24 horas (en células humanas típicas) y en dos etapas distinguibles principales. La primera etapa es la replicación del ADN, durante la fase S de la interfase. La segunda etapa es la fase mitótica (M), que implica la separación de los cromosomas duplicados en dos nuevos núcleos (mitosis) y división citoplasmática (citoquinesis). Las dos fases están separadas por intervalos (brechas G1 y G2), durante las cuales la célula se prepara para la replicación y división.
La mitosis se puede dividir en cinco etapas distintas: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. La citoquinesis, que comienza durante la anafase o la telófase (dependiendo de la célula), es parte de la fase M, pero no parte de la mitosis.
A medida que la célula entra en la mitosis, sus cromosomas replicados comienzan a condensarse y hacerse visibles como estructuras hiladas con la ayuda de proteínas conocidas como condensaciones. El aparato del husillo mitótico comienza a formarse entre los centroomas, que se duplicaron durante la fase S, y migran a polos opuestos de la célula. El husillo se compone de estructuras filamentosas llamadas microtúbulos que se componen de monómeros de proteínas de tubulina. Los microtúbulos del husillo comienzan a extenderse hacia los cromosomas condensados. El nucleolus, un componente del núcleo que produce ribosomas, desaparece, indicando la inminente descomposición del núcleo.
Durante la prometafase, los filamentos de microtúbulo del aparato del husillo siguen creciendo, y los cromosomas terminan de condensarse. La envoltura nuclear se descompone por completo, liberando los cromosomas. Algunos de los microtúbulos se unen a los cromosomas liberados, uniéndose a una estructura proteica llamada kinetochore que está presente en el centromere de cada par de cromátidos hermanos. Los microtúbulos del husillo de los polos opuestos se unen en los quinetocoros y capturan los pares cromátidos hermanos condensados. Los microtúbulos del husillo que no se adhieren a los cromosomas (microtúbulos polares y astrales) ayudan a separar los husillos y a anclar los polos del husillo a la membrana celular.
Los microtúbulos del husillo alinean cada par de los cromátidos hermanos completamente condensados a lo largo del ecuador de la célula, en la placa metafásica. La celda ya está lista para dividirse.
Los microtúbulos de los polos de husillo opuestos, que están unidos a la estructura de los quinetochores, acortan y separan los cromátidos hermanos en el centromere. Las proteínas de cohesión que mantienen los cromátidos juntos ahora se descomponen. Los microtúbulos de kinetochore acortantes hacen que cada cromátido del par, ahora llamado cromosomas, migre a un polo opuesto.
Una vez que los cromosomas alcanzan polos opuestos de la célula, se descondensa y se desenrosca para formar cromatina. Los filamentos de microtúbulos del husillo se despolimeran en sus monómeros de tubulina, que luego se utilizan como elementos citoesqueléticos en las células hijas. Las envolventes nucleares se reensamblan alrededor de cada conjunto de cromosomas.
Durante la citoquinesis en las células animales, los filamentos de actina forman un anillo contráctil en la membrana plasmática para crear un surco de escote, que finalmente pellizca la célula en dos. En las células vegetales, las vesículas del aparato Golgi que transportan glucosa, enzimas y proteínas estructurales se unen para formar una nueva placa celular en la ubicación de la antigua placa metafásica. La placa celular en crecimiento se fusiona con las membranas plasmáticas de cada lado, formando finalmente una nueva pared celular que divide la célula en dos.
La mitosis ahora está completa, generando dos células hijas que son idénticas a la célula madre. En la mayoría de las células humanas, la mitosis representa aproximadamente una hora del ciclo celular de aproximadamente 24 horas.
