細胞分化是干細胞從一種類型轉變為分化類型的過程。 通常，細胞會變成更特殊的類型。 在多細胞生物的發育過程中，分化會發生多次，因為它從簡單的受精卵轉變為復雜的組織和細胞類型系統。 隨著成年干細胞在組織修復和正常細胞更新期間分裂并產生完全分化的子細胞，分化在成年期繼續進行。 一些分化發生在對抗原暴露的反應中。 分化會顯著改變細胞的大小、形狀、膜電位、代謝活動和對信號的反應。 這些變化主要是由于高度受控的基因表達修飾，是表觀遺傳學的研究。 除了少數例外，細胞分化幾乎從不涉及 DNA 序列本身的變化。 雖然代謝組成確實發生了相當大的變化，但干細胞的特征是具有高度不飽和結構的豐富代謝物，其水平在分化時降低。 因此，盡管具有相同的基因組，但不同的細胞可能具有非常不同的物理特性。

一種特殊類型的分化，稱為終末分化，在某些組織中很重要，例如脊椎動物神經系統、橫紋肌、表皮和腸道。 在終末分化過程中，以前能夠進行細胞分裂的前體細胞xxx離開細胞周期，拆除細胞周期機制并經常表達細胞最終功能的一系列基因特征（例如肌肉細胞的肌球蛋白和肌動蛋白） . 如果細胞的容量和功能發生進一步變化，分化可能會在終末分化后繼續發生。

在分裂細胞中，細胞潛能有多個級別，即細胞分化成其他細胞類型的能力。 更大的效力表明可以衍生出更多的細胞類型。 可以分化成所有細胞類型（包括胎盤組織）的細胞被稱為全能細胞。 在哺乳動物中，只有合子和隨后的卵裂球是全能的，而在植物中，許多分化的細胞可以通過簡單的實驗室技術變得全能。 可以分化成成體生物體所有細胞類型的細胞被稱為多能細胞。 這些細胞在高等植物中被稱為分生組織細胞，在動物中被稱為胚胎干細胞，盡管一些研究小組報告稱存在成體多能細胞。 四種轉錄因子 Oct4、Sox2、c-Myc 和 Klf4（Yamanaka 因子）的病毒誘導表達足以從成人成纖維細胞中產生多能 (iPS) 細胞。 多能細胞是一種可以分化成多種不同但密切相關的細胞類型的細胞。 寡能細胞比多能細胞更受限制，但仍然可以分化成一些密切相關的細胞類型。 最后，單能細胞只能分化成一種細胞類型，但能夠自我更新。 在細胞病理學中，細胞分化水平被用作癌癥進展的量度。 等級是腫瘤細胞分化程度的標志。

哺乳動物身體由三類基本細胞組成：生殖細胞、體細胞和干細胞。 成年人體內大約有 37.2 萬億 (3.72x1013) 個細胞，每個細胞都有自己的一個或多個基因組副本，但某些細胞類型除外，例如紅細胞，它們在完全分化狀態下缺乏細胞核。 大多數細胞是二倍體； 他們有每條染色體的兩個副本。 這些細胞稱為體細胞，構成了人體的大部分，例如皮膚和肌肉細胞。 細胞分化以專門用于不同的功能。

生殖系細胞是任何產生配子（卵子和精子）的細胞系，因此可以世代相傳。 另一方面，干細胞具有無限期分裂并產生特化細胞的能力。 在人類正常發展的背景下對它們進行xxx的描述。

當精子使卵子受精并產生具有形成完整生物體潛力的單個細胞時，發育就開始了。 在受精后的最初幾個小時內，該細胞分裂成相同的細胞。 在人類中，大約在受精后四天和幾個細胞分裂周期后，這些細胞開始特化，形成一個中空的細胞球體，稱為囊胚。 胚泡有一層細胞外層，在這個空心球體內部，有一簇細胞，稱為內細胞團。 內細胞團的細胞繼續形成幾乎所有人體組織。 盡管內細胞團的細胞幾乎可以形成人體中發現的所有類型的細胞，但它們不能形成有機體。 這些細胞被稱為多能細胞。