Các tế bào nhân chuẩn phức tạp, như ở người và thực vật có hoa, đều có nguồn gốc từ tế bào đơn giản , từ trứng đựợc thụ tinh. Tế bào này sinh ra từ hai tế bào giới tính của của cơ thể bố mẹ (giao tử) kết hợp với nhau. Các giao tử là trứng và tinh trùng chứa các vật chất di truyền của tế bào bố mẹ. Như vậy trứng được thụ tinh chứa 1 bộ nhiễm sắc thể của bố và một của mẹ. Sự hình thành cơ thể đa bào từ trứng được thụ tinh được gọi là sự phát triển. Nó liên quan đến cả sự sinh sản tế bào và biệt hoá tế bào. Ví dụ, một người trưởng thành có vài ngàn tỉ tế bào, tất cả các tế bào đều có nguồn gốc tận cùng từ trứng được thụ tinh, và rất nhiều tế bào có vai trò biệt hoá..Quá trình biệt hoá diễn ra như thế nào sẽ được xem xét trong phần 3. Ở đây chúng ta tập trung vào sự sinh sản của tế bào. Sinh sản ở tế bào nhân chuẩn, cũng giống như sở tế bào nhân sơ, có 4 giai đoạn : dấu hiệu sinh sản, sao chép ADN, phân ly và phân chia tế bào chất. Nhưng ở một mức độ nào đó các giai đoạn diễn ra phức tạp hơn. Đầu tiên khác với tế bào nhân sơ , các tế bào nhân chuẩn không phân chia liên tục bất cứ khi nào điều kiện môi trường thích hợp. Trong thực tế các tế bào nhân chuẩn trong cơ thể đa bào biệt hoá và hiếm khi phân chia. Vì vậy các dấu hiệu phân chia không liên quan đến môi trường của một tế bào đơn giản mà nó liên quan đến toàn bộ sinh vật. Thứ hai không chỉ có một nhiễm sắc thể đơn, sinh vật nhân chuẩn thường có nhiều nhiễm sắc thể ( người có 46) vì vậy quá trình sao chép và phân chia về cơ bản giống với nhân sơ nhưng phức tạp hơn (hình 9.1). Thứ ba tế bào nhân chuẩn có nhân riêng biệt, nhân này sẽ được sao chép và phân chia thành hai nhân mới. Do đó quá trình phân chia tế bào chất được phân biệt với phân chia vật chất di truyền. Cuối cùng, sự phân chia tế bào chất khác nhau ở tế bào thực vật(có vách tế bào) và tế bào động vật (không có vách). Điểm khác biệt chủ yếu giữa sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn trong sinh sản tế bào là ở sinh vật nhân chuẩn các nhiễm sắc thể mới được sao chépvẫn bát cặp với các nhiễm sắc thể còn lại như các nhiễm sắc tử chị em, và có một cơ chế mới ,nguyên phân, để phân chia chúng vào hai nhân mới. Sinh sản ở tế bào nhân chuẩn bao gồm 3 bước đặc trưng :
- Sự sao chép ADN trong nhân
- Cuộn xoắn và phân chia ADN đã được sao chép vào hai nhân mới (phân chia nhân) - Phân chia tế bào chất (phân bào)
Một cơ chế thứ hai của quá trình phân chia nhân , đó là giảm phân, xảy ra ở tế bào mầm để tạo ra giao tử đóng góp cho quá trình sinh sản tạo ra cơ thể mới. Trong khi hai tế bào mới được sinh ra trong nguyên phân giống hệt tế bào mẹ - chúng có ADN giống nhau, sản phẩm của quá trình giảm phân thì không giống như vậy. Giảm phân tạo ra tính đa dạng của sinh vật bàng cách thay đổi vật chất di truyền, tạo ra các tổ hợp gen mới.Nó đóng vai trò quan trọng trong chu trình sống của sinh vật sinh sản hữu tính.
Cái gì quyết định tế bào có phân chia hay không?Nguyên phân tạo ra các tế bào giống hệt nhau như thế nào? Tại sao giảm phân lại tạo ra tính đa dạng? Tại sao chúng ta cần các tế bào giống hệt nhau và các tế bào khác nhau? Tại sao hầu hết các sinh vật nhân chuẩn đều sinh sản hữu tính? Phần tiếp theo chúng ta sẽ mô tả chi tiết kì trung gian của nguyên phân và giảm phân và tác động của chúng trong di truyền , phát triển và tiến hoá của sinh vật.