Buněčné dělení (nebo lokální zdvojení) je proces, kterým se buňka, nazývaná mateřská buňka, dělí na dvě buňky, nazývané dceřiné buňky. Buněčné dělení je obvykle malý segment většího buněčného cyklu. Při meióze je však buňka trvale transformována a nemůže se znovu dělit.
Buněčné dělení je biologickým základem života. U jednoduchých jednobuněčných organismů, jako je améba, jedno buněčné dělení reprodukuje celý organismus. Ve větším měřítku může buněčné dělení vytvořit potomstvo z mnohobuněčných organismů, jako jsou rostliny, které rostou z řízků. Ale co je nejdůležitější, buněčné dělení umožňuje pohlavně se rozmnožujícím organismům vyvinout se z jednobuněčné zygoty, která sama byla produkována buněčným dělením z gamet. A po růstu umožňuje buněčné dělení kontinuální obnovu a opravu organismu.
Primárním zájmem dělení buněk je zachování genomu původní buňky. Než může dojít k dělení, musí být genomická informace, která je uložena v chromozomech, replikována a duplikovaný genom čistě oddělen mezi buňkami. Velká část buněčné infrastruktury je zapojena do udržování genomové informace konzistentní mezi „generacemi“.
Tři typy dělení buněk
Dále se vzorec buněčného dělení, který transformuje eukaryotické kmenové buňky na gamety (spermie u mužů nebo vajíčka u žen), liší od vzorce eukaryotických somatických (nezárodečných) buněk.
Prokaryotické buňky mají jednoduchou strukturu. Obsahují nematerbranózní organely, postrádají buněčné jádro a mají zjednodušený genom: pouze jeden kruhový chromozom omezené velikosti. Proto je dělení prokaryotických buněk, proces známý jako binární štěpení, rychlé a bez traumat.
Chromozom se před dělením duplikuje. Dvě kopie chromozomu se navážou na protilehlé strany buněčné membrány. Okamžitě dochází k cytokinezi, tedy k fyzickému oddělení buňky.
Eukaryotické buňky jsou naopak složité. Mají mnoho membránově vázaných organel, které se věnují specializovaným úkolům, dobře definované jádro se selektivně propustnou membránou a velké množství chromozomů (například lidé jich mají čtyřicet šest). Proto musí být buněčné dělení v eukaryotických buňkách o řád složitější než buněčné dělení v prokaryotických buňkách. Toho je dosaženo vícefázovým procesem:
Kmenové buňky, které se diferencují na zárodečné buňky, procházejí procesem buněčného dělení podobným mitóze zvané meióza. Při meióze buňka jednou duplikuje svůj genom, ale pak se dvakrát rozdělí. Čtyři výsledné buňky, zvané gamety, mají poloviční počet chromozomů. Dvě gamety z opačných pohlaví se spojí a vytvoří zygotu, která má opět plný počet chromozomů.
Je třeba poznamenat, že zárodečné kmenové buňky mohou podstoupit mitózu. Například buňky prekurzorů spermií zvané spermatogonie se neustále množí mitózou, přičemž jen malé množství podstoupí meiózu, aby se stalo spermií.
Buněčné dělení degraduje v čase
Mnohobuněčné organismy nahrazují opotřebované buňky dělením buněk. U některých zvířat se však dělení buněk nakonec zastaví. U lidí k tomu dochází v průměru po 52 děleních, známých jako Hayflickův limit. Buňka je pak označována jako senescentní. Senescentní buňky se zhoršují a odumírají, což způsobuje stárnutí těla. Buňky se přestávají dělit, protože telomery, ochranné kousky DNA na konci chromozomu, se s každým dělením zkracují a nakonec už nemohou chromozom chránit. Naproti tomu rakovinné buňky jsou „nesmrtelné“. Enzym zvaný telomeráza, který chybí v normálních buňkách, ale je přítomen ve velkých kvantech v rakovinných buňkách, telomery přestavuje, což umožňuje dělení pokračovat donekonečna.
Interfáze
Profáza
Metafázy
Anafáze
Telefáze