ในร่างกายของมนุษย์ หากพิจารณาที่จำนวนชุดโครโมโซมภายในนิวเคลียสของแต่ละเซลล์แล้ว จะสามารถจัดกลุ่มเซลล์ในร่างกายออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่
เซลล์ร่ายกาย (somatic cells) เป็นเซลล์ที่ในระยะที่ไม่แบ่งตัวจะมีจำนวนชุดโครโมโซม
2 ชุด และเซลล์สืบพันธุ์ (germ cells) ซึ่งเป็นเซลล์ที่ในระยะที่ไม่แบ่งตัวมีจำนวนชุดโครโมโซม
1 ชุดเนื่องจากโครโมโซมแต่ละแท่งจะไม่มีคู่ฮอมอโลกัส เซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ได้แก่
เซลล์ไข่ และเซลล์อสุจิ ตัวอย่างเช่นเซลล์ร่ายกายของคนเรามีโครโมโซม 2 ชุดๆ ละ 23 แท่ง
รวมเป็น 46 แท่ง หรือ 23 คู่ ส่วนเซลล์สืบพันธุ์มีจำนวนชุดโครโมโซม 1 ชุด คือมี
23 แท่ง โครโมโซมแท่งที่ 1 ถึงแท่งที่ 22 เป็นโครโมโซมร่างกาย (autosome) ส่วนแท่งที่ 23
เป็นโครโมโซมเพศซึ่งได้แก่โครโมโซม X หรือโครโมโซม Y
จากภาพด้านบนจะเห็นได้ว่า หากไม่มีการลดจำนวนชุดโครโมโซมให้เหลือเป็นครึ่งหนึ่งในเซลล์สืบพันธุ์แล้ว ไซโกตที่ได้จากการปฎิสนธิจะมีจำนวนชุดโครโมโซมเพิ่มเป็น
2 เท่าของเซลล์ปกติ คือเพิ่มเป็น 4 ชุด ซึ่งอาจส่งผลให้เซลล์เกิดความผิดปกติหรือตายได้
ดังนั้นในการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์จึงต้องมีการลดจำนวนชุดโครโมโซมจาก 2
ชุดในเซลล์เริ่มต้นให้เหลือเพียง 1 ชุดในเซลล์สืบพันธุ์ โดยใช้กระบวนการแบ่งเซลล์แบบพิเศษที่เรียกว่าไมโอซีส
หลายขั้นตอนที่พบในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซีส มีความคล้ายคลึงกับขั้นตอนที่เกิดขึ้นในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส ไมโอซีสเหมือนกับไมโทซีสที่มีการลอกแบบของดีเอ็นเอในระยะ S ของอินเตอร์เฟส แต่ต่างกันที่มีการแบ่งเซลล์เกิดขึ้น 2 ครั้งภายหลังการลอกแบบของดีเอ็นเอเพียงครั้งเดียว เราเรียกการแบ่งเซลล์ที่เกิดขึ้น 2 ครั้งนี้ว่า
ไมโอซีส I และ ไมโอซีส II ในการแบ่งเซลล์แต่ละครั้งนี้ก็จะประกอบด้วยระยะย่อยๆ เช่นเดียวกับการแบ่งแบบไมโทซีส กล่าวคือประกอบด้วยระยะอินเตอร์เฟส โพรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส
และเทโลเฟสและเนื่องจากมีการแบ่งเซลล์เกิดขึ้น 2 ครั้งต่อหนึ่งรอบของการแบ่งแบบไมโอซีส จึงเป็นผลให้ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ จากเซลล์เริ่มต้น 1 เซลล์ (ในขณะที่ไมโทซีสจะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ จากเซลล์เริ่มต้น 1 เซลล์) เซลล์ใหม่ทั้ง 4 เซลล์นี้จะมีจำนวนชุดของโครโมโซมเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์เริ่มต้น
ระยะอินเตอร์เฟสของไมโอซีส I มีขั้นตอนการเกิดคล้ายกับอินเตอร์เฟสของการแบ่งแบบไมโทซีสแต่ใช้เวลาน้อยกว่ามากเป็นระยะของการสร้างและสะสมวัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารต่างๆ และออร์แกเนลล์ รวมทั้งองค์ประกอบอื่นๆ ของเซลล์
เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งเซลล์ มีการการลอกแบบดีเอ็นเอเพื่อเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมในระยะ
S
(รายละเอียดเกี่ยวกับการลอกแบบดีเอ็นเอสามารถอ่านเพิ่มเติมได้จากเรื่องการแบ่งแบบไมโทซีส)ในระยะนี้สามารถสังเกตเห็นขอบเขตของนิวเคลียสได้ชัดเจนเนื่องจากเยื่อหุ้มนิวเคลียส ยังไม่สลายนิวคลีโอลัสยังคงปรากฏให้เห็น ในไซโทพลาซึมมีการจำลองตัวของเซนโทรโซมจากหนึ่งอันเป็นสองอัน ระยะนี้แม้จะไม่สามารถสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของ
นิวเคลียสได้อย่างชัดเจน แต่ก็เป็นระยะที่มีความสำคัญเนื่องจากเป็นระยะที่มีการเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมขึ้นเป็นสองเท่า และมีกระบวนการเมแทบอลิซึมเกิดขึ้นมากที่สุด
เมื่อสิ้นสุดระยะอินเตอร์เฟสเซลล์จะมีปริมาณสารพันธุกรรมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าจากเซลล์เริ่มต้นและจะมีปริมาณเป็นสองเท่าไปจนถึงก่อนการแบ่งไซโทพลาซึมของไมโอซีส I
ระยะนี้จะใช้เวลานานมาก และเกิดซับซ้อนกว่าระยะโพรเฟสของไมโทซีส ในนิวเคลียสเส้นใยโครมาทินขดตัวมากขึ้นเป็นโครโมโซม แต่ยังไม่เห็นชัดเจนเหมือนในระยะเมทาเฟสโครโมโซมแต่ละแท่งประกอบด้วยโครมาทิด 2 เส้น ติดกันอยู่ที่เซนโทรเมียร์ จากนั้นจะมีการเข้าคู่กันของฮอมอโลกัสโครโมโซม เรียกกระบวนการเข้าคู่กันนี้ว่า ซิแนปซีส (synapsis)
การที่ฮอมอโลกัสโครโมโซมมาเข้าคู่กันและยังคงแนบชิดกันอยู่ได้นั้นเป็นผลจากการทำงานของโปรตีนที่มีชื่อว่า synaptonemal complex ซึ่งทำหน้าที่เหมือนเป็นกาวผสานตลอดความยาวของนอน-ซีสเตอร์โครมาทิดของฮอมอโลกัสโครโมโซม การเข้าคู่กันทำให้ฮอมอโลกัสโครโมโซมแต่ละคู่อยู่ในสภาพเป็นกลุ่มที่มีโครมาทิด 4 เส้น
เรียกสภาพนี้ว่าtetrad (tetra แปลว่า สี่) และการเข้ามาชิดกันนี้ทำให้โครมาทิดเกิดการพาดเกี่ยว
(crossing) กันในบางจุด เรียกจุดที่เกิดการพาดเกี่ยวกันว่า chiasma ถ้ามีตั้งแต่ 2
จุดขึ้นไปจะเรียกว่าchiasmata โครโมโซมจะอยู่ในสภาพ tetrad ไปจนถึงก่อนระยะแอนาเฟส I การพาดเกี่ยวกันระหว่างนอน-ซีสเตอร์โครมาทิดนี้ ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนของสารพันธุกรรมระหว่างกันในช่วงท้ายของระยะนี้โปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นตัวผสานฮอมอโลกัสโครโมโซมที่มาเข้าคู่กัน
จะเริ่มสลายไป แต่ยังสามารถสังเกตเห็น crossing-over ได้ ในระหว่างนี้องค์ประกอบอื่นๆภายในเซลล์ก็จะมีการเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งนิวเคลียส เมื่อใกล้สิ้นสุดระยะนี้เยื่อหุ้ม
นิวเคลียสเริ่มสลาย ทำให้ไมโครทูบูลบางส่วนยืดเข้ามาในบริเวณนิวเคลียส
และจับกับโครโมโซมตรงไคนีโทคอร์ของโครมาทิดแต่ละแท่ง ไคนีโทคอร์ของซีสเตอร์โครมาทิดจะถูกยึดด้วยไมโครทูบูลที่ยืดยาวมาจากเซนโทรโซมที่มาจากขั้วเดียวกันของเซลล์
ส่วนไคนีโทคอร์
ของนอน-ซีสเตอร์โครมาทิดจะถูกยึดด้วย ไมโครทูบูลที่ยืดยาวมาจากเซนโทรโซมที่มาจากคนละขั้วของเซลล์ ด้วยเหตุนี้จึงส่งผลให้ในระยะแอนาเฟส I เป็นการแยกกันของฮอมอโลกัสโครโมโซมเท่านั้น
มีลักษณะการเกิดเหมือนกับระยะเมทาเฟสของการแบ่งแบบไมโทซีส แต่ต่างกันที่โครโมโซมที่จัดวางตัวอยู่บริเวณเมทาเฟสเพลท กล่าวคือระยะเมทาเฟสของการแบ่งแบบไมโทซีส โครโมโซมที่อยู่ตรงกลางเป็นโครโมโซมแท่งเดียวแต่มี 2 โครมาทิด
ในขณะที่เมทาเฟส I ของไมโอซีสโครโมโซมที่อยู่ตรงกลางเป็นฮอมอโลกัสโครโมโซมที่อยู่ในสภาพtetrad (มี 4 โครมาทิด)
เป็นระยะที่ฮอมอโลกัสโครโมโซมแต่ละคู่ถูกดึงให้แยกออกจากกัน ไปยังคนละขั้วของเซลล์ โดยการทำงานร่วมกันระหว่างไมโครทูบูลชนิดต่างละมอเตอร์โปรตีน ระยะแอนาเฟส Iของไมโอซีสจะเกิดในลักษณะที่ต่างไปจากระยะแอนาเฟสของไมโทซีส กล่าวคือในไมโทซีสแอนาเฟสจะเป็นการดึงซีสเตอร์โครมาทิดของโครโมโซมแต่ละแท่งให้แยกออกจากกัน แต่ในไมโอซีส I เป็นการแยกฮอมอโลกัสโครโมโซมออกจากกัน ดังนั้นโครโมโซมที่ถูกดึงให้แยกออกจากกันจึงยังอยู่ในสภาพ 1โครโมโซมที่มี 2 โครมาทิด
ฮอมอโลกัสโครโมโซมที่ถูกดึงให้แยกออกจากกันในระยะแอนาเฟส I จะเคลื่อนไปอยู่คนละขั้วของเซลล์ ดังนั้นที่แต่ละขั้วของเซลล์ในระยะเทโลเฟส I จะมีจำนวนชุดของโครโมโซมเหลือเพียง 1 ชุด (n) และโครโมโซมแต่ละแท่งจะยังมีซีสเตอร์โครมาทิด 2 อันชุดโครโมโซมที่อยู่คนละขั้วของเซลล์จะถูกห่อหุ้มด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียสที่สร้างขึ้นมาใหม่ทำให้เกิดเป็นนิวเคลียสใหม่ 2 อัน ในนิวเคลียสแต่ละอันจะปรากฏให้เห็นโครงสร้างของนิวคลีโอลัสชัดเจนขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้เซลล์ 1 เซลล์มีนิวเคลียสเพียงอันเดียว ดังนั้นกระบวนการที่เกิดต่อจากระยะเทโลเฟส I คือกระบวนการแบ่งไซโทพลาซึมเมื่อไมโอซีส I เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์จะทำให้ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์แต่ละเซลล์มีจำนวนชุดโครโมโซมเหลือเพียง 1 ชุด แต่ในหนึ่งชุดนี้ยังคงมีสารพันธุกรรมเป็น 2 เท่า
เป็นระยะสั้นๆ ที่คั่นระหว่างไมโอซีส I และไมโอซีส II มีการสังเคราะห์สารที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเซลล์ แต่ไม่มีการเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมอีก