俗话说“麻雀虽小，五脏俱全”，说的是个体虽小，但功能全。那么，为什么同是来源于受精卵细胞，但身体的各个器官各有各的形态和功能呢？为什么同是造血细胞来源，我们的血液里分红细胞、白细胞、淋巴细胞等形态功能各异的血细胞呢？这都离不开细胞的分化。
细胞分化是指从受精卵开始的个体发育过程中，细胞之间逐渐产生差异的过程。我们知道，在个体发育的过程中，每个体细胞都保持着整套基因组，也就是你身上的每个细胞，里面的基因信息都是完全相同的，但是在细胞不断分裂和分化过程中，并非所有基因都会复制，表达出来，这就是细胞分化的分子基础。
你身上的每个细胞都有全能的细胞核，里面储存着你的整套遗传基因，每个细胞都有相同的分化潜能，但在胚胎发育过程中，为什么会发育出新的特异性的组织器官，形态功能迥异的各类细胞群呢？研究表明，细胞分化并不是基因组DNA的全部表达，而是开放某些基因，关闭某些基因，开放的基因按一定程序，相继活化表达。例如，鸡的输卵管细胞能合成卵清蛋白，胰岛细胞合成胰岛素，实验发现，上述两种细胞均含有卵清蛋白基因、胰岛素基因，但输卵管细胞中并未发现有活性的将胰岛素基因表达所需的信使核糖核酸，胰岛细胞中也未发现将卵清蛋白基因表达所需的信使核糖核酸。除了复杂而高明的基因表达，能决定细胞分化，还有一些因素也能影响细胞的分化。例如，细胞质(细胞核之外的细胞成分)，在胚胎早期，细胞质并非均匀分布，细胞分裂时被不均等地分配到子细胞中，这种不均一的细胞质可以调控基因的表达。例如将海胆卵沿纵轴切为两半，受精后均可发育为完整个体，若沿横轴切分，两者都不能发育为完整胚胎。
另外，细胞在组织器官中所处的位置也能影响基因表达。细胞通过感知所处局部因子的浓度来确定自己在梯度中的位置，从而进行分化、迁移和增殖。环境因素(温度、湿度、物理化学因子)也可以影响细胞的分化，例如，某种蜥蜴的性别发育就受温度的影响，低温条件全部发育为雌性，温度提高则全部发育为雄性。
一般认为，如果细胞分化发生异常，会导致细胞癌变，即已经分化的细胞恢复到未分化的状态，这种癌细胞与胚胎细胞一样，能够大量增殖，并具有侵袭性和转移能力，在体外培养条件下可以无限传代而不死亡。
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