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Prima della divisione cellulare, il DNA all'interno del nucleo deve essere duplicato fedelmente, ispezionato meticolosamente per eventuali errori e organizzato in strutture compatte simili ai cromatidi. Questa sequenza complessa garantisce che ogni cellula figlia riceva una copia accurata del genoma.
La divisione cellulare, o mitosi, è una componente chiave del ciclo cellulare . Segue una fase preparatoria detta interfase e una fase di divisione detta fase M. La fase M è suddivisa in mitosi e citocinesi, quest'ultima è la scissione fisica che produce due cellule figlie. Le fasi classiche della mitosi sono profase, metafase, anafase e telofase , ciascuno dei quali contribuisce alla formazione di nuclei figli identici.
L'interfase stessa è divisa in tre sottofasi:G1, S e G2. Durante G1 (il primo intervallo), la cellula cresce e sintetizza le proteine. Nella fase S (sintesi) avviene la replicazione del DNA, producendo cromatidi fratelli. G2 (il secondo intervallo) è dedicato alla duplicazione degli organelli e a un'analisi approfondita del DNA appena sintetizzato per individuare eventuali errori prima che la cellula inizi la divisione.
Dopo la replicazione nella fase S, ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli identici. Negli esseri umani, il risultato sono due serie complete di 46 cromosomi, 23 per ciascun genitore. A differenza della meiosi, la mitosi non comporta l'accoppiamento di cromosomi omologhi.
Durante la fase S, la cellula duplica il suo intero genoma in un processo altamente coordinato che svolge temporaneamente ed espone i filamenti di DNA. Questa necessaria decondensazione aumenta il rischio di rotture, quindi la cella consuma una quantità significativa di energia e impiega robusti macchinari di replica per salvaguardare la fedeltà.
Una volta completata la duplicazione, i cromatidi fratelli appena formati vengono compattati in strutture cromatidiche corte e spesse, essenzialmente cromosomi a forma di X. Il DNA non esiste isolatamente; è avvolto attorno alle proteine istoniche, formando la cromatina. Questa condensazione in fasci cilindrici strettamente avvolti rafforza il DNA e lo protegge dai danni durante le forze meccaniche della mitosi.
Ogni cromosoma condensato presenta un centromero, una regione specializzata che funge da punto di attacco per i microtubuli del fuso, consentendo la precisa segregazione dei cromatidi durante la divisione cellulare.
Prima che la mitosi possa procedere, la cellula effettua un'ispezione completa del DNA replicato durante la fase G2. Le proteine dedicate di risposta al danno del DNA ricercano scheggiature, rotture o mancate corrispondenze. Se vengono rilevati difetti, il meccanismo del checkpoint arresta la progressione, consentendo ai processi di riparazione di correggere i problemi. Solo dopo aver superato il checkpoint G2‑M la cellula avanza nella mitosi.
