하나의 세포가 둘 또는 여러 개의 세포로 분열 · 증식하는 현상. 모든 생물체는 세포로 구성되어 있고, 또 세포들은 이미 존재하는 세포에서 유래한다.

단세포생물의 세포분열은 곧 새로운 개체의 생성을 의미하나, 다세포생물은 세포분열을 통해 개체의 생장이나 없어진 부분을 보충한다.

세포분열은 크게 체세포분열과 감수분열로 나눈다.

체세포분열은 일반 세포에서 볼 수 있는 분열로, 분열 결과 만들어진 딸세포〔娘細胞〕들은 모세포와 동일하며, 특히 세포의 모든 활동을 지배하는 핵내의 유전물질은 정확하게 복제되어 두 개의 딸세포에 분배된다.

감수분열은 체세포분열과 비슷한 양상을 띠지만 생식세포를 형성할 때만 일어나는 특수한 분열로서 그 결과 염색체의 수가 체세포에 비해 반으로 감소하는 점이 다르다.

〔체세포분열〕체세포분열은 먼저 핵분열이 일어난 다음 이어서 세포질이 나누어진다.

핵분열은 간기(間期)인 S기에 복제된 유전물질을 두 개의 딸 핵으로 나누어주는 과정이며, 세포질분열은 핵분열이 끝날 무렵 세포질이 양 세포로 갈라지는 과정인 동시에 세포분열을 끝맺는 과정이다.

핵분열이 일어날 때에는 염색체나 방추사(紡錘絲) 같은 복잡한 사상구조(絲狀構造)가 나타나므로 유사분열이라고 한다.

일부 하등생물이나 병든 세포들 중 사상구조가 관찰되지 않고, 세포가 직접 둘로 쪼개지는 경우를 무사분열이라고 했으나 최근 현미경의 발달과 관찰법의 개량으로 모두 유사분열임이 밝혀졌다.

일반적으로 세포분열이라고 하면 핵분열 중에서도 특히 유사분열을 의미한다.

① 핵분열 : 핵분열 중 유사분열은 연속적으로 일어나는 과정이지만 편의상 전기 · 중기 · 후기 · 말기의 4단계로 구분한다.

㉠ 전기 : 염색사(染色絲)는 전기의 이른 시기부터 꼬이기 시작하여 염색체의 형태를 갖추게 된다.

염색체는 두 개의 염색분체로 구성되며 동원체에 의해 서로 붙어 있다.

고등식물을 제외한 대부분의 세포들은 한 쌍의 중심립이 핵막 바깥쪽에 위치한다.

중심립은 먼저 분열한 후 이동하기 시작하여 전기가 끝날 무렵에는 양극에 도달한다.

㉡ 중기 : 염색체는 세포의 중앙으로 이동하여 적도판상에 배열하며 각 염색체의 동원체는 방추사와 연결되어 양 극으로 이동할 준비를 갖춘다.

따라서 이 때가 염색체 관찰에 가장 좋은 시기이다.

㉢ 후기 : 쌍으로 된 염색분체가 비로소 나누어져 각 염색체가 되어 양 극으로 이동하기 시작한다.

염색체가 이동할 때는 방추사와 연결된 동원체 부분부터 끌려가며, 염색체 가닥이 뒤따르게 된다.

㉣ 말기 : 양 극에 도달한 염색체는 차츰 풀어져 염색사가 되어 관찰하기 어렵게 된다.

방추사가 사라지면 핵막과 인은 다시 형성된다.

콜히친이나 빈블라스틴 같은 화학물질들은 방추사의 형성을 억제하여 염색체의 이동을 방해한다.

따라서 이들 물질을 사용하여 세포분열을 막음으로써 분열이 일어나지 않은 개체끼리 교배시켜 보통의 식물보다 2배의 염색체를 가진 4배체의 식물을 만들기도 한다.

② 세포질분열 : 세포질은 유사분열 말기부터 양쪽으로 나누어지기 시작하며 동물과 식물은 그 분열양상이 다르다.

동물세포에서는 적도판에 있던 세포의 표면이 안으로 잘록하게 들어가 둘로 쪼개지지만, 식물세포는 섬유질로 된 단단한 세포벽이 바깥쪽을 둘러싸고 있으므로 동물세포와는 달리 안쪽에 형성된 세포판에 의해 형성된다.

세포 중에는 핵이 없는 것도 있는데 그 예로 포유류의 적혈구를 들 수 있다.

포유류의 적혈구는 적혈구 세포들이 골수에서 처음 만들어질 때 하나의 핵을 가지고 있었으나 성숙하는 동안 세포 밖으로 밀려나 없어진다.

〔감수분열〕유성생식을 하는 종류들은 암 · 수 배우자를 만들어 이들이 결합하여 새로운 개체가 된다.

그러므로 배우자를 형성하기 전에 염색체의 수를 반으로 줄이지 않는 한, 대를 거듭함에 따라 그 수가 배로 증가할 것이다.

배우자 형성시 염색체의 수를 반으로 줄이는 분열을 감수분열이라고 하며, 이 때 감수분열이 끝난 배우자의 염색체 상을 단상(單相) 혹은 이라 표시한다.

한편 체세포들은 쌍으로 된 상동염색체를 가지고 있으므로 복상(複相) 또는 2이라 표시한다.

감수분열은 2회의 분열과정을 거치는데 보통 제1분열은 염색체가 반으로 감소하는 과정이고, 제2분열은 체세포분열과 그 과정이 같다.

각 과정은 전기 · 중기 · 후기 · 말기로 나누어지며, 이 때 방추사 · 중심립 · 동원체 · 염색체 등이 관계하는 점은 체세포분열과 같다.