细胞特化或细胞分化是一个过程，转化为专门化细胞在体内的通用细胞。这些特殊的细胞可以在体内发挥某种功能。细胞特化发生在多细胞生物的两个阶段。在胚胎发育过程中，细胞特化主要是由于细胞质决定因子的细胞信号。在成体发育过程中，干细胞分化为各种类型的干细胞主要是由于基因表达的调控。本文描述了两个发育阶段的细胞特化。

覆盖的关键领域

1.什么是细胞特化-定义、特征、功能2.细胞如何特化-胚胎发育、**发育

关键词：成体干细胞，细胞特化，细胞质决定因子，胚胎干细胞，表观遗传控制，信号级联

什么是细胞特化(cell specialization)？

细胞专门化是指细胞在发育过程中根据组织位置分化而形成的细胞。在多细胞生物体内，细胞的特殊化在组织修复和正常细胞周转过程中多次发生。此外，在胚胎内，细胞被专门化为各种类型，以发展多细胞有机体。单元专门化如图1所示。

Figure 1: Cell Specialization

细胞特化改变了细胞的大小、形状、代谢活性、膜电位和对信号的反应。

细胞如何变得特化

在生命的不同发育阶段可以观察到不同类型的细胞特化。

胚胎发育过程中的细胞专门化

合子是受精的概念，由单个细胞组成。它通过有丝分裂分裂成许多细胞，形成卵裂球。卵裂球中的细胞是全能的，它们能够分化成身体和胎盘中的任何类型的细胞。八细胞阶段的细胞被称为胚胎干细胞。胚胎干细胞是多能干细胞，它们能够在动物体内分化成任何类型的细胞。植物中的多能干细胞被称为分生组织细胞。这些胚胎干细胞分化成身体的三个胚层：内胚层、外胚层和中胚层。生殖层中的细胞是多能的，它们能够分化成由三个生殖层中的每一个发育而来的相应的身体组织。胚胎发育如图1所示。

Figure 1: Embryonic Development

胚胎发育过程中发生的细胞分裂是一种不对称的细胞分裂。非对称细胞分裂产生的子细胞具有不同的发育命运。细胞分裂不对称的两个主要原因是细胞质决定因素和不同的细胞信号级联。细胞质决定因素是母细胞的调节分子。在信号级联中，一个特定的细胞通过将信号分子传递到邻近的细胞中来诱导其发育成自己的类型。

成体发育过程中的细胞特化

多细胞生物有不同类型的细胞，专门在体内执行特定的功能。具有某种功能的细胞排列成组织。因此，特定组织由具有特定功能的细胞组成。**体内未分化的细胞称为**干细胞。造血干细胞在血液中分化为特殊类型的细胞如图3所示。

Figure 3: Hematopoietic Stem Cell Differentiation

干细胞产生特殊细胞的主要机制是通过表观遗传机制调节基因表达。因此，细胞的类型是由基因表达水平决定的。此外，基因表达的模式必须世代保持。差异基因表达是通过组蛋白修饰和不同水平的DNA甲基化来实现的。一般来说，胚胎干细胞和多能干细胞的DNA甲基化模式是相同的。但是，在专门化的体细胞中是不同的。成体干细胞是多能干细胞，它们的多能干细胞由被称为OCT4、SOX2和NANGO的转录因子维持。

结论

细胞特化是多细胞有机体的细胞分化，以执行一定的功能。不同类型的细胞特化发生在胚胎发育和成体发育过程中。在胚胎发育过程中，卵裂球中的细胞通过细胞信号传导和细胞质决定因子分化成不同潜能的细胞。在成体发育过程中，细胞特化是通过调控基因表达来实现的。

引用

1.“细胞分化”，维基百科，维基媒体基金会，2018年3月17日，可在此查阅。2.“理解干细胞如何变得专门化的突破”，SBP，可在此查阅。 2.“在理解干细胞如何特化方面取得突破性进展。”SBP，