Функція відтворення і передачі генетичної інформації забезпечується в ході клітинного циклу.
Клітинний цикл - сукупність явищ між двома послідовними поділами клітини або між її освітою і загибеллю клітинний цикл включає власне мітотичний поділ і інтерфазу - проміжок між поділами.
Мітотичний поділ клітин
І - интерфаза, П1 - рання профази, П2 - пізня профази, М - метафаза (екваторіальна платівка, материнська зірка), А1 - рання анафаза, А2 - пізня анафаза, Т - телофаза
Мітоз (від грец. Mitos - нитка), званий також кариокинезом, або непрямим поділом клітин, є універсальним механізмом ділення клітин. Мітоз слід за G2-періодом і завершує клітинний цикл. Він триває 1-3 години і забезпечує рівномірний розподіл генетичного матеріалу в дочірні клітини. Мітоз включає 4 основні фази профазу, метафазу, анафазу і телофазу.
Профаза починається з конденсації хромосом, які стають видимими в світловий мікроскоп як ниткоподібні структури. Кожна хромосома складається з двох паралельно лежачих сестринських хроматид, пов'язаних в області центромери. Ядро і ядерна оболонка до кінця фази зникають (остання розпадається на мембранні пухирці, схожі з елементами ЕРС, а порові комплекс і ламина диссоциируют на субодиниці. Каріоплазма змішується з цитоплазмою. Центриоли мігрують до протилежних полюсів клітини і дають початок ниткам митотического (ахроматинового) веретена. В області центромери утворюються особливі білкові комплекси - кінетохор, до яких прикріплюються деякі мікротрубочки веретена (кінетохорние мікротрубочки); показано, що кінетохор самі здатні індукує ать збірку мікротрубочок і тому можуть служити центрами організації мікротрубочок. Решта мікротрубочки веретена називаються полюсними, так як вони простягаються від одного полюса клітини до іншого; лежать поза веретена мікротрубочки, що розходяться радіально від клітинних центрів до плазмолемме, отримали найменування астральних або мікротрубочок (ниток) сяйва .
Метафаза відповідає максимальному рівню конденсації хромосом, які шикуються в області екватора митотического веретена, утворюючи картину екваторіальній (метафазної) пластинки (вид збоку) або материнської зірки (вид з боку полюсів). Хромосоми переміщаються в екваторіальну площину і утримуються в ній завдяки збалансованому натягу кінетохорних микротрубочек. Сестринські хроматиди до кінця цієї фази поділяються щілиною, проте утримуються в області центромери.
Анафаза починається з синхронного розщеплення всіх хромосом на сестринські хроматиди (в області центромери) і руху дочірніх хромосом до протилежних полюсів клітини, яке відбувається уздовж мікротрубочок веретена зі швидкістю 0.2-0.5 мкм / хв. Сигнал до початку анафази включає різке (на порядок) підвищення концентрації Са2 + в гіалоплазме, що виділяється мембранними бульбашками, що утворюють скупчення біля полюсів веретена. Механізм руху хромосом в анафазе остаточно не з'ясований, однак встановлено, що в області веретена крім актину є такі білки як міозин і динеина, а також ряд регуляторних білків і Са2 + -АТФаза. За деякими спостереженнями, воно обумовлено укорочением (розбиранням) мікротрубочок, прикріплених до кінетохор. Анафаза характеризується подовженням митотического веретена за рахунок деякого розбіжності полюсів клітини. Вона завершується скупченням на полюсах клітини двох ідентичних наборів хромосом, які утворюють картини зірок (стадія дочірніх зірок). В кінці анафази завдяки скороченню актінових микрофиламентов, що концентруються по колу клітини (скоротність кільце), починає утворюватися клітинна перетяжка, яка заглиблюючись, в наступній фазі призведе до цитотомії.
Телофаза - кінцева стадія мітозу, протягом якої реконструюються ядра дочірніх клітин і завершується їх поділ. Навколо конденсованих хромосом дочірніх клітин з мембранних бульбашок (за іншими даними, з аЕПС) відновлюється каріолемми, з якою пов'язується формується ламина, знову з'являються ядерця, які утворюються з ділянок відповідних хромосом. Ядра Клітин поступово збільшуються, а хромосоми прогресивно деспирализуются і зникають, заміщаючи картиною хроматину інтерфазних ядpa. Одночасно відбувається поглиблення клітинної перетяжки, і клітини протягом деякого часу залишаються пов'язаними звужується цитоплазматическим містком, що містить пучок мікротрубочок (серединне тільце). Подальша перешнуровкі цитоплазми завершується формуванням двох дочірніх клітин. У телофазе відбувається розподіл органел між дочірніми клітинами; рівномірності цього процесу сприяє те, що одні органели досить численні (наприклад, мітохондрії), інші (подібно ЕРС і комплексу Гольджі) під час мітозу розпадаються на дрібні фрагменти і бульбашки.
Атипические мітози виникають при пошкодженні мітотичного апарату і характеризуються нерівномірним розподілом генетичного матеріалу між клітинами - анеуплоідіі (від грец. An - ні, eu - правильне, ploon - складаю); у багатьох випадках цитотомія відсутня, в результаті чого формуються гігантські клітини. Атипические мітози характерні для злоякісних пухлин і опромінених тканин. Чим вище їх частота і чим значніше ступінь анеуплоідіі, тим більше злоякісної є пухлина.
Порушення нормального мітотичного поділу клітин може обумовлюватися аномаліями хромосом, які називають хромосомними абераціями (від лат. Aberratio - відхилення). Варіантами хромосомнихаберацій служать злипання хромосом, їх розрив на фрагменти, випадання ділянки, обмін фрагментами, подвоєння окремих ділянок хромосом і ін. Хромосомні аберації можуть виникати спонтанно, але частіше розвиваються внаслідок дії на клітини мутагенів і іонізуючого опромінення.
Каріотипування - діагностичне дослідження з метою оцінки каріотипу (набору хромосом) проводиться шляхом вивчення хромосом в метафазної платівці. Для кариотипирования отримують культуру клітин, в яку вводять колхіцин - речовину, що блокує формування мітотичного веретена. З таких клітин витягують хромосоми, які далі фарбують і ідентифікують. Нормальний каріотип людини представлений 46 хромосомами - 22 парами аутосом і двома статевими хромосомами (XY у чоловіків і XX у жінок). Каріотипування дозволяє діагностувати ряд захворювань, пов'язаних з хромосомними аномаліями, зокрема, синдроми Дауна (трисомія 21-ї хромосоми), Едвардса (трисомія 18-ї хромосоми), Патау (трисомія 13-й хромосоми), а також ряд синдромів, пов'язаних з аномаліями статевих хромосом - синдром Кляйнфельтера (генотип - XXY), Турнера (генотип - ХВ) і ін.