Hücre, büyüklük bakımından belirli bir sınıra ulaştığı zaman, kuramsal olarak ikiye bölünmesi gereklidir. Çünkü hücre genel olarak bir küre şeklinde düşünülürse, büyümede hacim/yüzey orantısı r3/r2dir. Yani hacim yarıçapın küpüyle artarken, yüzeydeki büyüme yarı çapın karesine bağımlı kalır ve bir zaman sonra hücrenin yüzeyi gerek besin alışverişini gerek artık maddelerin atılımını ve gerekse gaz alışverişini bütün hücreye sağlayamayacak duruma gelir ve hücre, yüzeyini artırmak amacıyla bölünmeye başlar. Ayrıca büyüyen hücrede sitoplazma/çekirdek oranı arttığından ve çekirdeğin etki alanı sınırlı olduğundan bu durum hücreyi ölüme sürükleyebilir, dolayısıyla hücreyi bölünmeye zorlar (Bu fikri 1908 yılında ilk defa HERTVVIG ortaya atmıştır). Hücrenin içine yapay olarak iki çekirdek yerleştirildiğinde ya da çekirdek içindeki kromozom sayısı iki katnıa çıkarıldığında, hücrenin hacmi normal büyüklüğünün iki misli olabilir. Bu, çekirdeğin sınırlı bir etkiye sahip olduğunu kanıtlar. Uygun x-ışınına tutulan hücrelerde kalıtsal materyal çoğalması olur; fakat bölünme meydana gelmez ve sonuçta hücre büyümesiyle birlikte hızlı hücre çoğalması da görülür (kanserleşmede olduğu gibi). Bölünme, büyümeyi, rejenerasyonu ve dokuların yenilenmesini sağlar. Bölünecek büyüklüğe ulaşan amipin (normal olarak 2 günde bir bölünür) protoplazmasından bir miktar kesersek (100 gün süreyle) bölünme durur ve hayvan tekrar büyümeye başlar. Bu uygulama sonsuz olarak sürdürülürse, hayvan, bölünmeden hayatta kalabilir. Bölünmeye başlayan bağ doku hücrelerinin çapı yaklaşık % 12 kadar artar. Buna karşın büyüklüğü sınırlandırılmış hücrelerde büyüme durur.

Birhücreli canlılarda mitoz aynı zamanda üremeyi sağlar. Her canlıda ve aynı bireyin farklı dokularındaki hücrelerin mitozla bölünme hızı tamamen farklıdır. Örneğin bağırsak mukozasındaki, epidermisdeki, kan hücrelerini üreten dokulardaki hücrelerin sürekli bölünmesine karşılık, diğer dokuların hücreleri belirli zamanlarda, sinir ve retina hücreleri ise 20-25 yaşın üstünde (insanda çoğunluk ana karnında4. aydan sonra) hiç bölünmez.

Son zamanlardaki çalışmalarda cAMP'nin ve cGMP'nin, kültürü yapılan bazı hücrelerin bölünmesinde antagonistik olarak etki ettiği gözlenmiştir. Öyleki cGMP, hücre büyümesini ve belki de bölünmesini uvarır: cAMP ise durdurur. Mitoz bölünmenin amacı ana hücredeki kalıtım materyalinin eşit şekilde yavru hücrelere verilmesidir. Birhücrelilerdeki amitoz bölünmede, hem iğ iplikleri işe karışmaz hem de kalıtım materyali yavrulara büyük bir olasılıkla eşit verilmez. Mitoz bölünme sürekli bir olay olmasına karşın, izlemede kolaylık olsun diye onu evrelere bölerek inceleyeceğiz. Dinlenme sırasında, kromozomlar boyanmaz. DNA miktarı 2n'dir (G^ - E v r e s i). Daha sonra DNA kendini eşler. DNA miktarı 4n'dir. ince kromatit iplikleri şeklinde boyanırlar (S - E v r e s i). Üçüncü evre koyu boyanan kromozomlara sahip, 4n'li evre (Gn - E v r e s il'dir. Son evre ise mitoz bölünmenin gerçekleştiği ve kromozom sayısının 2n'e indiği evre (M - E v r e s il'dir. Hücredeki tüm yapıların ikileşerek, daha sonra iki yavru hücreye verilmesini sağlayan bu döngüye "Hücre S i k l u s u" (= Hücre Döngüsü) denir . Bir hücre döngüsünde büyüme ve bölünme diye birbirini izleyen iki farklı evre vardır.

Bitki ve hayvanlarda hücre döngüsünün tamamlanması yaklaşık 20 saat kadar sürer. Bu sürenin yaklaşık bir saati mitoz bölünmeye ayrılmıştır. Geri kalan süre interfazdaki büyüme için kullanılır. En uygun beslenme ve sıcaklık koşullarında dahi, herhangi bir hücre çeşidinin bölünme süresi sabittir. Uygun olmayan koşullarda bu süre uzayabilir. Fakat hem hücrenin optimumdan daha hızlı büyümesini hem de optimumdan daha hızlı döngüsünü sağlamak olanaksızdır. Bundan şu sonuca varabiliriz:

Her hücrenin döngü süresi kusursuz bir zamanlamayla gelişecek şekilde programlanmıştır. Bu program iki aşamada yürütülür, llkinde kromozomlardaki kalıtsal materyal iki katma çıkarılır, ikincisinde ise hücrenin diğer organelleri çoğaltılır.

Döllenmiş yumurtalarda bölünme, alışılmışın tersine bir saatte ya da daha az bir süre içinde tamamlanır. Çünkü yumurta hücresine, yumurtanın olgunlaşması sırasında her çeşit molekülden bol miktarda verilmiştir. Böylece yumurta hücresi hızla bölünerek gittikçe daha küçük hücreleri yapar. Bunlardaki hücre döngüsünde büyüme evresi yoktur, yalnız bölünme için hazırlık yapılır. Bu nedenle yaklaşık bir saatte bir bölünebilir.