细胞通过分裂在形态、功能和蛋白质合成等方面发生稳定差异的过程叫做分化。细胞分化的基础是核基因的选择性表达。它需要有细胞质的协同作用。卵细胞的细胞质中含有许多蛋白质、RNA、其他各种分子和细胞器。它们在卵内分布不均匀,这对卵各部分的分化趋向有重要影响。例如,文昌鱼精卵的特定区域同产生成体的特定结构和器官有关。卵分裂后,新的细胞核可按分到的细胞质的类型来指导细胞分化。细胞质不仅对卵裂阶段的细胞核有强大的影响,而且对分化程度很高的细胞也有影响。童弟周把黑斑蛙红细胞(高度特化的细胞)的核移植入未受精的并去除细胞核的黑斑蛙的卵内,结果,卵发育成了正常的蝌蚪。黑斑蛙卵的细胞质能重新安排红细胞核基因的表达程序,对核基因的活动和细胞分化起了决定性的作用。

细胞质的不均匀分布不仅存在早期胚胎发育中,决定着后代细胞的分化方向,而且在成体组织细胞的分化中也有同样的作用。在许多组织中常可以看到,一个细胞分裂的二个细胞,其中一个子细胞如动物的干细胞和植物的分生细胞,仍然保持再次分裂的能力,而另一个子细胞分化为功能细胞,一般不再分裂。但干细胞或分生细胞的分化程度一直处于较低的状态,如动物的皮肤细胞、肠上皮细胞、造血干细胞和植物茎的形成层细胞。

细胞分化还受内环境的影响。在分化过程中,细胞间会发生影响。不仅近邻细胞之间有影响,而且,远距离的细胞间可以通过激素发挥影响。向饲养蝌蚪的水中滴入甲状腺素可催促蝌蚪发生变态就是一个例子。(www.daowen.com)

一般来说,分化程度越高的细胞,分裂能力越差。高度分化的细胞,如神经细胞、肌肉细胞在成体中一般不再分裂。细胞的分化是稳定的,不可逆的。一旦发生分化,就可持续若干细胞代,或者停止分裂,保持已分化的状态,如神经细胞可保持一生。

细胞联合是指在某些细胞之间有一种能够彼此识别,从而可有选择地粘着起来的机制。在动物的胚胎发育中,细胞有趋化运动,也就是细胞随某些化学物质的浓度梯度而移动。趋化性提示,分化的细胞能识别自己合适的位置。细胞识别跟细胞表面的糖蛋白有关。用胰蛋白酶处理,破坏这种糖蛋白,细胞就丧失识别和粘着的能力。细胞联合组成组织、器官和系统,最后形成完整的机体。