Hujayralarning differensiyalanishi — genetik jihatdan belgilangan dastur asosida ixtisoslashgan fenotipning hujayralarda shakllanish jarayonidir. Bu fenotip hujayralarning muayyan maxsus vazifalarni bajarish qobiliyatini aks ettiradi. Differensiyalanish hujayraning vazifasi, o‘lchami, shakli va metabolik faolligini o‘zgartiradi.

Fenotip hujayralarda muayyan genlar to‘plamining muvofiqlashtirilgan ekspressiyasi (ya’ni genlarning o‘zaro uyg‘unlashgan funksional faolligi) natijasida shakllanadi. Differensiyalanish jarayonida kamroq ixtisoslashgan hujayra ko‘proq ixtisoslashgan hujayraga aylanadi. Masalan, monotsit rivojlanib, makrofagga aylanadi, promioblast mioblastga aylanadi, u esa mushak tolasini hosil qilib, sinsitiy shakllantiradi. Hujayraning bo‘linishi, differensiyalanishi va morfogenez — bitta hujayradan (zigotadan) turli xil hujayralardan iborat ko‘p hujayrali organizm rivojlanishini ta’minlaydigan asosiy jarayonlardir.

Hujayralarning differensiyalanishi faqat embrional rivojlanishda emas, balki voyaga yetgan organizmda ham (qon hosil bo‘lishida, spermatogenezda, shikastlangan to‘qimalarning regeneratsiyasida) ro‘y beradi.

Hali yakuniy ixtisoslashish darajasiga yetmagan (ya’ni differensiyalana oladigan) barcha hujayralar umumiy nom bilan o‘zak hujayralar deb ataladi. Hujayraning differensiyalanish darajasi (uning «rivojlanish salohiyati») potentlik deb ataladi. Platsenta va sariqlik xaltasidan tashqari, voyaga yetgan organizmning istalgan turdagi hujayrasiga differensiyalana oladigan hujayralar pluripotent deb ataladi. Masalan, ichki hujayra massasi hujayralari sutemizuvchilarning blastotsistasida pluripotent hisoblanadi. In vitro sharoitida o‘stiriladigan, blastotsistaning ichki hujayra massasidan olingan pluripotent hujayralar «embrional o‘zak hujayralar» deb ataladi. Zigota va blastomerlar ham totipotent hisoblanadi, chunki ular istalgan turdagi hujayraga, shu jumladan, embriondan tashqari to‘qimalarning hujayralariga ham differensiyalana oladi.

Dastlabki differensiyalanish embrion rivojlanishida blastotsista shakllanishi bosqichida ro‘y beradi. Bunda morulaning bir xil tuzilgan hujayralari ikki turga ajraladi: ichki embrioblast va tashqi trofoblast. Trofoblast embrionning implantatsiyasida ishtirok etadi va xorion ektodermasini hosil qiladi (platsentaning to‘qimalaridan biri). Embrioblast embrionning qolgan barcha to‘qimalarini hosil qiladi. Embrion rivojlangani sari hujayralar tobora ixtisoslashib (multipotent, unipotent bosqichlardan o‘tib), yakunda muayyan vazifani bajaradigan to‘liq differensiyalangan hujayralarga, masalan, mushak hujayralariga aylanadi. Inson organizmida taxminan 220 xil hujayra turi mavjud.

Voyaga yetgan organizmda oz miqdordagi hujayralar multipotentligini saqlab qoladi. Ular qon, teri va boshqa to‘qimalar hujayralarining tabiiy yangilanishida, shuningdek, shikastlangan to‘qimalarni tiklashda ishtirok etadi. Bu hujayralar o‘zak hujayralarga xos ikki asosiy xususiyatga — multipotentligini saqlagan holda o‘zini o‘zi yangilash va differensiyalanish qobiliyatiga ega bo‘lgani uchun voyaga yetgan organizmning o‘zak hujayralari deb ataladi.

Dedifferensiyalanish — differensiyalanishga teskari jarayon. Bunda qisman yoki to‘liq differensiyalangan hujayra kamroq differensiyalangan holatga qaytadi. Bu odatda regeneratsiya jarayonining bir qismi bo‘lib, ko‘proq sodda tuzilgan hayvonlar va o‘simliklarda kuzatiladi. Masalan, o‘simlikning biror qismi shikastlanganda jarohat yonidagi hujayralar dedifferensiyalanib, jadal bo‘linadi va kallus hosil qiladi. Muayyan sharoitlarda kallus hujayralari yetishmayotgan to‘qimalarga differensiyalanadi. Masalan, o‘simlik qalamchasi suvga solinsa, kallusdan ildizlar shakllanadi. Ayrim shartlar bilan dedifferensiyalanish hodisasiga hujayralarning o‘sma bilan bog‘liq transformatsiyasini ham kiritish mumkin.