细胞分化是指特化程度较低的细胞变成特化程度较高的细胞类型的过程。它是发育生物学的一部分。不同组织的细胞内有不同种类的细胞器。
在多细胞生物体的发育过程中,分化会多次发生。生物体从单一的胚胎变成一个复杂的组织和细胞类型系统。成人的分化也是一个常见的过程:成人干细胞在组织修复和正常的细胞更替过程中会分裂成完全分化的子细胞。
分化极大地改变了细胞的大小、形状、代谢活动和对信号的反应能力。这些变化主要是由于基因表达的变化。除了少数例外,细胞分化几乎从不涉及DNA序列本身的改变。它确实涉及关闭许多在特定组织中不需要的基因。因此,不同组织中的细胞尽管具有相同的基因组,但可能具有非常不同的物理特征。
细胞效价是指细胞分化成其他细胞类型的能力。能够分化为多种细胞类型的细胞称为多能细胞。这种细胞在动物中称为干细胞,在高等植物中称为分枝细胞。能够分化为所有细胞类型的细胞称为全能细胞。在哺乳动物中,只有胚胎和早期胚胎细胞是全能的,而在植物中,许多分化的细胞通过简单的实验室技术就可以成为全能细胞。

