Cykl życiowy komórki składa się z kilku etapów. Okres spoczynku nazywany jest interfazą i trwa przez większość życia komórki. Następnie zachodzi podział - mitoza lub mejoza, w wyniku którego z komórki macierzystej powstają komórki potomne.

INTERFAZA trwa bardzo długo. Zajmuje 70-90% całego cyklu. Zazwyczaj podczas interfazy komórka przygotowuje się do podziału. Wyróżnia się wtedy fazy: G1, S i G2. Faza G1 to tzw. przerwa pierwsza. Trwa ona kilka godzin, w zależności od rodzaju komórki. W tym czasie materiał genetyczny w jądrze pozostaje bez zmian, a sama komórka odżywia się, wytwarza niezbędne związki i intensywnie rośnie. W fazie S następuje podwojenie ilości materiału genetycznego, czyli replikacja DNA oraz związanych z nim zasadowych białek histonowych. W fazie G2 następuje synteza białek oraz RNA biorących udział w podziale. Następujący pod koniec tej fazy spadek poziomu cAMP jest sygnałem do rozpoczęcia podziału. Niektóre komórki nie dzielą się, lecz ulegają specjalizacji. Wówczas z fazy G1 przechodzą w fazę G0. W razie potrzeby mogą one ponownie rozpocząć aktywność podziałową.

MITOZA to podział, który zachodzi w komórkach somatycznych organizmów. Prowadzi do powstania z komórki macierzystej dwóch komórek potomnych, identycznych z macierzystą pod względem liczby chromosomów oraz ilości materiału genetycznego. Podziały mitotyczne warunkują więc procesy wzrostu i rozwoju organizmu oraz regeneracji tkanek. Podział mitotyczny w komórkach ssaków trwa średnio około 40 minut i składa się z następujących etapów:

  • Profaza - chromatyna kondensuje się w chromosomy, zanika otoczka jądrowa i jąderko, zaczyna tworzyć się wrzeciono kariokinetyczne pomiędzy centriolami
  • Metafaza - chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej komórki, z każdej strony przyłączone są do nich włókna wrzeciona podziałowego. Następuje pęknięcie centromerów i połówki chromosomów (chromatydy) rozdzielają się, stając się chromosomami potomnymi
  • Anafaza - chromosomy potomne są przesuwane w kierunku przeciwległych biegunów komórki w wyniku skracania się włókienek wrzeciona podziałowego. Przy każdym biegunie gromadzi się więc zestaw chromosomów, identyczny z zestawem komórki macierzystej
  • Telofaza - zakończenie podziału jądra: zanika wrzeciono kariokinetyczne, odtwarza się otoczka jądrowa, chromosomy rozluźniają się do postaci luźnej chromatyny, tworzy się jąderko

Pod koniec podziału jądra (kariokinezy) rozpoczyna się podział cytoplazmy (cytokineza). Zachodzi ona inaczej w komórkach roślinnych i zwierzęcych, ze względu na obecność ściany komórkowej w tych pierwszych.

MEJOZA jest podziałem, który prowadzi do powstania komórek potomnych o zredukowanej liczbie chromosomów w stosunku do komórki macierzystej. Proces ten jest niezbędny do wytwarzania haploidalnych gamet oraz zarodników. Podziały mejotyczne zachodzą w linii komórek płciowych i są przyczyną zmienności organizmów, ponieważ podczas rozdziału chromosomów do komórek potomnych. może zachodzić rekombinacja genetyczna (crossing-over oraz losowe rozchodzenie się chromosomów homologicznych do gamet - tylko jeden z pary). Mejoza ma bardziej złożony przebieg niż mitoza - składa się bowiem z dwóch podziałów, następujących po sobie. Pierwszy podział - redukcyjny - zmniejsza o połowę liczbę chromosomów w komórkach potomnych. Drugi podział - wyrównawczy - zmniejsza o połowę ilość materiału genetycznego w komórkach potomnych. Ostatecznie z jednej komórki macierzystej powstają cztery komórki potomne, z których każda zawiera o połowę mniej materiału genetycznego niż komórka macierzysta i o połowę mniej chromosomów. Przebieg mejozy można przedstawić w następującym skrócie:

  • profaza I - ten etap jest szczególnie rozbudowany, wyróżnia się w nim kilka stadiów:
    • leptoten - z chromatyny wyodrębniają się długie i cienkie chromosomy;
    • zygoten - chromosomy homologiczne łączą się w pary (koniugacja), tworząc biwalenty
    • pachyten - w chromosomach wyodrębniają się chromatydy, biwalenty przekształcają się w tetrady; pomiędzy odcinkami chromatyd chromosomów homologicznych może zachodzić wymiana odcinków (crossing-over)
    • diploten - chromosomy homologiczne w tetradach odsuwają się od siebie, pozostają połączone jedynie w kilu punktach, zwanych chiazmami
    • diakineza - zanika otoczka jądrowa i jąderko, powstaje wrzeciono podziałowe
  • metafaza I - tetrady ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki, pękają chiazmy pomiędzy chromosomami homologicznymi
  • anafaza I - chromosomy homologiczne zostają rozdzielone i wędrują do przeciwległych biegunów komórki
  • telofaza I - ten etap jest bardzo krótki, otoczka jądrowa nie odtwarza się; jądra potomne mają zredukowaną o połowę liczbę chromosomów
  • profaza II - wykształca się nowe wrzeciono podziałowe
  • metafaza II - chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej, pękają centromery
  • anafaza II - chromatydy rozchodzą się do przeciwległych biegunów jako chromosomy potomne
  • telofaza II - odbudowuje się otoczka jądrowa i jąderko, rozpoczyna się podział cytoplazmy; jądra potomne są haploidalne: mają 1c materiału genetycznego i 1n chromosomów

GAMETOGENEZA jest procesem, w którym zachodzą podziały mejotyczne, prowadzące do powstania haploidalnych gamet męskich i żeńskich. Komórki prapłciowe człowieka, które są "punktem wyjścia" do wytwarzania gamet, powstają jeszcze w życiu zarodkowym - około 24. dnia. Początkowo zlokalizowane są w pęcherzyku żółtkowym, są diploidalne i dzielą się mitotycznie. Następnie migrują stopniowo, aż po czasie około tygodnia zaczynają powstawać w zawiązkach gonad zarodka. Gonady - początkowo niezróżnicowane - przekształcają się w jądra lub jajniki. W jądrach produkowane są gamety męskie, plemniki, w procesie spermatogenezy. W jajnikach powstają gamety żeńskie, komórki jajowe, w procesie oogenezy.

SPERMATOGENEZA zachodzi w sposób ciągły. Pierwsze podziały prowadzące do powstania gamet mogą zachodzić już u dziesięcioletnich chłopców, jednak prawidłowa produkcja plemników rozpoczyna się w wieku około 16 lat i trwa do końca życia, choć z wiekiem stopniowo słabnie. Proces powstawania plemników dzieli się na dwa etapy, oba zachodzą w kanalikach nasiennych jąder.

Pierwszy etap to spermatocytogeneza. Pierwotne diploidalne komórki płciowe dzielą się mitotycznie, ulegają dojrzewaniu i przekształcają w spermatogonia. Część z nich nadal zachowuje zdolność podziałów mitotycznych, stanowiąc rezerwę, która stanowi stałe źródło nowych komórek. Pozostałe spermatogonia rosną i stają się spermatocytami I rzędu. Wciąż są to komórki diploidalne. Spermatocyty I rzędu przechodzą podział mejotyczny. Po podziale redukcyjnym powstają z nich haploidalne spermatocyty II rzędu, a po podziale wyrównawczym - spermatydy. Z każdego jednego spermatocytu I rzędu powstają dwa II-rzędowe. Z każdego z nich powstają następnie dwie spermatydy, a więc z jednego diploidalnego spermatocytu I rzędu powstają cztery haploidalne spermatydy. Komórki potomne za każdym razem są mniejsze od macierzystych o połowę, ponieważ podziały zachodzą nieprzerwanie i nie następuje wzrost komórek.

Kolejny etap spermatogenezy to spermiogeneza, która polega na przekształceniu spermatyd w plemniki. Zachodzi tu całkowita przebudowa struktury. Cytoplazma i większość organelli komórkowych ulegają redukcji. Pozostaje jądro, mitochondria i aparaty Golgiego. W jądrze zanika jąderko a chromatyna ulega kondensacji. Diktiosomy aparatów Golgiego ulegają przekształceniu w akrosom - strukturę zawierającą hialuronidazę - enzym rozpuszczający osłonkę komórki jajowej. Cała komórka ulega wydłużeniu, przyjmuje kształt gruszkowatej główki, całkowicie wypełnionej materiałem genetycznym. Na jej szczycie znajduje się akrosom. Za główką wykształca się szyjka, gdzie znajduje się duża ilość mitochondriów produkujących energię. Wytworzona zostaje również witka, służąca do poruszania się.

OOGENEZA zachodzi w jajnikach, jednak nie w sposób ciągły. Pierwsze podziały mitotyczne komórek prapłciowych mają miejsce około 3. miesiąca życia płodowego dziewczynki. Powstające w ich wyniku oogonia rosną i przekształcają się w oocyty I rzędu (diploidalne). Komórki te rozpoczynają mejozę, lecz podział zostaje zatrzymany na etapie diakinezy pierwszego etapu. W tym stadium znajdują się komórki w jajnikach u noworodka. Jest ich bardzo dużo, lecz wiele ulega degeneracji. Wznowienie podziału oocytów ma miejsce dopiero, kiedy dziewczynka wchodzi w okres dojrzewania płciowego. W wyniku zakończenia podziału redukcyjnego mejozy powstaje haploidalny oocyt II rzędu oraz ciałko kierunkowe I rzędu. Oocyty II rzędu dojrzewają w pęcherzykach jajnikowych (Graafa) cyklicznie. Raz na miesiąc jeden osiąga etap metafazy drugiego podziału mejotycznego i w tym stadium zostaje uwolniony z pęcherzyka w procesie owulacji. Jeśli nie dojdzie do zapłodnienia, następuje obumarcie i wydalenie komórki. Jeśli natomiast pojawi się plemnik, pobudza on oocyt do zakończenia podziału. Wykształca się właściwa komórka jajowa i ciałko kierunkowe II rzędu, które degeneruje. Podziały komórkowe podczas oogenezy nie są równomierne - większość cytoplazmy i materiału genetycznego przechodzi do oocytu II rzędu, a następnie do komórki jajowej. Powstające ciałka kierunkowe są dużo mniejsze i nie pełnią istotnych funkcji. Ta nierównomierność prowadzi do zgromadzenia dużej ilości substancji pokarmowych w komórce jajowej, niezbędnych do odżywiania zarodka.