Die DNA ist der Stoff, in dem die Erbinformation gespeichert ist. Sie liegt im Zellkern verpackt in Chromosomen. Ein Chromosom besteht aus DNA und Proteinen. Vor einer Zellteilung verdichten sich die Chromosomen und werden im Mikroskop sichtbar. Dann besteht jedes Chromosom aus zwei identischen Längshälften, den Chromatiden, die an einer Einschnürung (Centromer) zusammenhängen. Vor der DNA-Verdopplung hat ein Chromosom nur ein Chromatid.

Menschliche Körperzellen haben 46 Chromosomen, geordnet in 23 Paaren. Von jedem Paar stammt ein Chromosom von der Mutter und eines vom Vater. Die beiden Chromosomen eines Paares heißen homolog. Zellen mit zwei Chromosomensätzen nennt man diploid (2n = 46). Eizellen und Spermien haben nur einen Satz: Sie sind haploid (n = 23). 22 Paare sind die Autosomen, bei Frau und Mann gleich. Das 23. Paar sind die Gonosomen, die Geschlechtschromosomen: Frauen haben XX, Männer XY.

Ein Karyogramm ist ein Foto der Chromosomen einer Zelle in der Teilung. Man sortiert sie nach Größe und Form paarweise und nummeriert die Autosomen. Daran sieht man Geschlecht und die Zahl der Chromosomen.

Der Zellzyklus ist der Kreislauf einer Zelle von einer Teilung bis zur nächsten. Er hat zwei Abschnitte.

• Die Interphase ist der längste Abschnitt. Die Zelle wächst und arbeitet. In der G1-Phase hat jedes Chromosom ein Chromatid. In der S-Phase wird die DNA identisch verdoppelt: Jedes Chromosom hat danach zwei identische Chromatiden. In der G2-Phase bereitet sich die Zelle auf die Teilung vor.
• Die Mitose ist die Kernteilung. Danach teilt sich auch das Zellplasma.

Eine typische sich teilende Zelle des Menschen braucht angenommen etwa einen Tag für einen ganzen Zyklus. Davon dauert die Mitose nur etwa eine Stunde. Nervenzellen teilen sich im Erwachsenen nicht mehr, Zellen der Darmschleimhaut sehr oft.

Die Mitose verteilt die verdoppelte Erbinformation gleichmäßig auf zwei Zellkerne.

Danach teilt sich das Zellplasma (bei Tierzellen schnürt es sich ein, bei Pflanzenzellen wächst eine neue Wand ein). Es entstehen zwei Tochterzellen. Jede hat 46 Chromosomen mit je einem Chromatid und die gleiche Erbinformation wie die Mutterzelle. Diese Erbgleichheit ist der Sinn der Mitose. Sie sorgt für Wachstum, Ersatz abgestorbener Zellen und Wundheilung.

Die Meiose (Reifeteilung) bildet Keimzellen. Aus einer diploiden Zelle entstehen haploide Zellen. Vor der Meiose wird die DNA einmal verdoppelt, dann folgen zwei Teilungen.

• Meiose I (Reduktionsteilung): Die homologen Chromosomen lagern sich paarweise zusammen und werden dann getrennt. Zu jedem Pol wandert von jedem Paar ein Chromosom mit zwei Chromatiden. Es entstehen zwei Zellen mit 23 Chromosomen.
• Meiose II: Sie läuft wie eine Mitose ab. Die Chromatiden werden getrennt. Es entstehen insgesamt vier haploide Zellen mit 23 Chromosomen mit je einem Chromatid.

Die vier Zellen sind genetisch verschieden. Das liegt an der Rekombination, der Neukombination der Erbinformation. Sie hat zwei Ursachen. Erstens wandert in Meiose I von jedem Paar zufällig das mütterliche oder das väterliche Chromosom zu einem Pol. Zweitens tauschen homologe Chromosomen beim Zusammenlagern Stücke aus (Crossing-over), sodass Chromosomen mit gemischter Erbinformation entstehen.

Beim Mann entstehen aus einer Zelle vier Spermien. Bei der Frau entsteht aus einer Zelle meist nur eine funktionsfähige, große Eizelle. Die anderen Zellen sind sehr klein und gehen zugrunde.

Bei der Befruchtung verschmelzen Spermium und Eizelle und mit ihnen ihre Zellkerne. Die befruchtete Eizelle, die Zygote, ist wieder diploid: 23 Chromosomen von der Mutter und 23 vom Vater, zusammen 46. Ob sie ein X oder ein Y vom Spermium bekommt, entscheidet über das Geschlecht. Die Zygote teilt sich durch Mitose in viele erbgleiche Zellen. Die Meiose halbiert die Chromosomenzahl, die Befruchtung stellt sie wieder her. So bleibt die Zahl von Generation zu Generation gleich.

Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung genügt ein Elternteil. Die Nachkommen entstehen ohne Keimzellen, bei Pflanzen und Tieren durch Mitose. Beispiele sind die Zweiteilung von Bakterien, die Ausläufer der Erdbeere und die Knollen der Kartoffel. Die Nachkommen sind erbgleich zum Elternteil, also Klone (Lebewesen mit gleicher Erbinformation). Das geht schnell und braucht keinen Partner. Es entsteht aber keine Vielfalt: Ändert sich die Umwelt oder kommt eine Krankheit, trifft es alle gleich.

Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung entstehen die Nachkommen aus der Verschmelzung zweier Keimzellen. Weil die Keimzellen verschieden sind, sind es auch die Nachkommen. Diese Vielfalt macht es wahrscheinlicher, dass einige Nachkommen unter neuen Bedingungen überleben. Der Preis ist der Aufwand für Partnersuche und Paarung.

Natürliche Klone sind auch eineiige Zwillinge: Ein früher Embryo trennt sich in zwei. Künstliches Klonen geht durch Zellkerntransfer: Aus einer Eizelle wird der Zellkern entfernt, dafür kommt der Kern einer Körperzelle des Spenders hinein. Die Eizelle wird zur Teilung angeregt, und der Embryo wächst in einem Muttertier heran. So entstand 1996 das Schaf Dolly. Ein Klon ist dem Spender genetisch fast gleich, aber nicht in allem, denn auch die Umwelt prägt ein Lebewesen.