Zellteilung ist der Prozess, den Zellen durchlaufen, um sich zu teilen. Zellen können sich aus verschiedenen Gründen teilen, und je nach Zweck gibt es zwei Arten der Zellteilung. Die mit der sexuellen Fortpflanzung verbundene Zellteilung ist ein Typ, der als Meiose bezeichnet wird. Der andere Typ, die Zellteilung, die mit Wachstum und Zellersatz oder -reparatur verbunden ist, wird Mitose genannt. Bei beiden Arten der Zellteilung wird der Zellkern gespalten und die DNA repliziert.
Die Zellteilung, die Mitose genannt wird, produziert Tochterzellen, die das gesamte genetische Material der Elternzelle enthalten – einen vollständigen Chromosomensatz. Chromosomen sind jedoch nicht das einzige Material, das geteilt und auf die Tochterzellen übertragen werden muss: Auch das Zytoplasma und die Zellmembran müssen sich teilen. Zytokinese ist der Prozess der Teilung des Zytoplasmas und der Zellmembran, der je nach beteiligtem Organismus unmittelbar nach der Mitose oder getrennt erfolgen kann. Zusammen bilden diese beiden Prozesse die mitotischen Phasen des Zellzyklus.
Die Phasen der Zellteilung sind Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase, und diese treten sowohl bei der Mitose als auch bei der Meiose auf. Eine fünfte Phase, die Prometaphase genannt wird, die zwischen Prophase und Metaphase auftritt, wird von einigen, aber nicht allen Quellen bezeichnet. Die Interphase, die nicht Teil der Mitose ist, ist eine vorbereitende Phase, in der die Elternzelle eine Kopie ihres genetischen Materials anfertigt, damit jede Tochterzelle einen vollständigen Satz haben kann. Daher ist die Mitose ein fortlaufender und sich wiederholender Prozess, der sich mit der Interphase abwechselt.
Die Meiose hingegen reduziert die Chromosomenzahl um die Hälfte, sodass beispielsweise menschliche Ei- und Samenzellen, Gameten genannt, jeweils 23 Chromosomen aufweisen und sich zu einer Zygote mit 46 verbinden können. Sie hat zwei Teilungsphasen, während die Mitose nur eine hat. Meiose bei Tieren wird als Gametogenese bezeichnet, insbesondere als Spermatogenese, die Spermien produziert, bei Männern und Oogenese, die Eier oder Eizellen produziert, bei Frauen. Im nicht verschmolzenen Zustand werden Ei und Spermien als haploide Zellen bezeichnet – sie haben nur einen einzigen Chromosomensatz, und sie werden diploid – mit einem Paar von jedem Chromosomentyp –, wenn sie sich während der Befruchtung vereinigen.
Meiose arbeitet speziell daran, das genetische Material zweier Individuen zu kombinieren. Wenn es im Fortpflanzungszyklus nur einen Elternteil gibt – zum Beispiel bei Farnen, die sich durch Sporen vermehren – muss die Tochterzelle das vollständige genetische Material – alle Chromosomen – der Elternzelle haben. Daher wird bei der Bildung von Sporen – Sporogenese – die Fortpflanzung ohne Meiose erreicht.