細胞周期
按照丹佛大學迪克·麥金托什（Dick McIntosh）的說法，細胞分裂的機製遠比建造火箭或者超級計算機複雜。首先，細胞需要複製其所有的分子，包括DNA、RNA、蛋白質、脂質等。而在細胞器水平上，數百個線粒體、大麵積的內質網、新的高爾基體、細胞骨架結構以及幾百萬個核糖體均需要進行複製，以便子細胞能有足夠的資源來生長與分裂。以上所有過程共同構成了“細胞周期”的概念。我們體內的部分細胞每天都會分裂，而另一部分細胞則可以存活數十年且不再分裂。細胞周期可分為多個階段，包括分裂間期與有絲分裂期（M期）。細胞周期起始於間期，即兩次分裂之間的階段（約23小時）。M期是原始細胞分裂為兩個子細胞的階段（約1小時）。間期又可以進一步細分為三個不同的時期，包括間隙1（G1期，持續4～6小時），合成階段（S期，持續12小時）和間隙2（G2期，持續4～6小時）。通常，細胞可在整個間期中持續生長，但DNA複製僅發生於S期。在G1期的末尾存在著一個檢查點。如果營養與能量水平不足以進行DNA合成，那麽細胞將會進入G0期[1]。2001年，蒂姆·亨特（Tim Hunt）、保羅·奈瑟斯（Paul Nurse）與裏蘭德·哈特威爾（Leeland Hartwell）因闡明細胞周期的調控機製獲得了諾貝爾獎。其中，亨特發現了細胞周期蛋白。該蛋白可在細胞周期的特定階段進行積聚，一旦達到合適的水平，將“允許”細胞進入下一階段，同時細胞周期蛋白會被破壞。之後，細胞周期蛋白將再次積累，並且在細胞周期的不同階段保持特定的含量，隻有當細胞周期蛋白達到合適濃度時，細胞才會進入下一階段。有絲分裂
一旦細胞開始啟動分裂，它將進入細胞周期中的M期。M期又可進一步分為五個階段：分裂前期、分裂前中期、分裂中期、分裂後期與分裂末期。M期的第一個階段是分裂前期。在此期間，染色體將凝縮成獨立的結構。到了分裂前中期，核膜將發生破裂，核仁則難以分辨。此時染色體通過進一步壓縮、盤繞和超螺旋，凝縮成清晰可見的成對的香腸狀結構（如圖8c、8d、8e所示）。每個染色體由兩個染色單體組成，並通過著絲粒結構連接在一起。著絲粒提供了染色體與有絲分裂紡錘體（可將染色體分配至子細胞中）之間的附著位點，即著絲點。有絲分裂紡錘體由細胞質微管構成，並通過一對提前完成複製並遷移至細胞兩端的中心粒牽引形成（如第2章所述）。到了有絲分裂中期，紡錘體微管將向染色體施加張力，將其拉至紡錘體的中心形成一條直線，從而形成了“中期板”。