Odlišení od viditelně nediferencované kmenové buňky dochází během embryonálního vývoje, během metamorfózy larev, a po oddělení částí v asexuální reprodukce. Probíhá také u dospělých organismů během obnovy tkání a regenerace chybějících částí. Buněčná diferenciace je tedy nezbytným a probíhajícím procesem ve všech fázích života.
viditelná diferenciace buněk je pouze poslední z progresivní sekvence stavů., V každém stavu se buňka stále více zavazuje k jednomu typu buňky, do které se může vyvinout. Státy závazku jsou někdy popisovány jako „specifikace“, která představuje reverzibilní typ závazku a jako“ odhodlání “ představovat nezvratný závazek. Přestože stavy specifikace a stanovení představují diferenciální genovou aktivitu, vlastnosti embryonálních buněk nemusí být nutně stejné jako vlastnosti plně diferencovaných buněk. Zejména buňky ve specifikačních stavech obvykle nejsou stabilní po delší dobu.,
dva mechanismy přinášejí změněné závazky v různých oblastech raného embrya: cytoplazmatická lokalizace a indukce. Cytoplazmatická lokalizace je patrná v nejranějších stádiích vývoje embrya. Během této doby se embryo rozděluje bez růstu a prochází štěpením, které produkují samostatné buňky nazývané blastomery. Každá blastomera dědí určité oblasti původní vejce cytoplazmy, která může obsahovat jeden nebo více regulačních látek nazývaných cytoplazmatické determinanty., Když má embryo stane pevná hmota z blastomer (tzv. morula), to se obvykle skládá ze dvou nebo více jinak spáchal buněčných populací—výsledek z blastomer má začleněny různé cytoplazmatické determinanty. Cytoplazmatické determinanty se mohou skládat z mRNA nebo proteinu v určitém stavu aktivace. Příklad vlivem cytoplazmatických determinant je receptor zvaný Toll, který se nachází v membránách Drosophila (octomilky) vejce., Aktivace Toll zajišťuje, že blastomer se bude vyvíjet do ventrální (spodní) konstrukce, zatímco blastomer obsahující neaktivní Mýtné bude produkovat buňky, které se bude vyvíjet do hřbetní (zadní) struktur.
v indukci, druhý mechanismus závazku, látka vylučovaná jednou skupinou buněk mění vývoj jiné skupiny. V raném vývoji je indukce obvykle poučná; to znamená, že tkáň předpokládá jiný stav závazku v přítomnosti signálu, než by tomu bylo v nepřítomnosti signálu., Induktivní signály často mají formu koncentračních gradientů látek, které vyvolávají řadu různých reakcí v různých koncentracích. To vede k vytvoření sekvence skupin buněk, z nichž každá je v jiném stavu SPECIFIKACE. Například u Xenopus (drápal žábu) rané embryo obsahuje signalizační centra tzv. organizátor, který vylučuje inhibitory kostní morfogenní proteiny (Bmp), což vede k ventrální do dorzální (belly-to-back) gradient BMP činnosti., Aktivita BMP ve ventrální oblasti embrya potlačuje expresi transkripčních faktorů podílejících se na tvorbě centrálního nervového systému a segmentovaných svalů. Potlačení zajišťuje, že tyto struktury jsou tvořeny pouze na hřbetní straně, kde je snížená aktivita BMP.
konečná fáze diferenciace často zahrnuje tvorbu několika typů diferencovaných buněk z jedné prekurzorové nebo kmenové buňky. Terminální diferenciace se vyskytuje nejen v embryonálním vývoji, ale také v mnoha tkáních v postnatálním životě., Kontrolu tohoto procesu závisí na systému laterální inhibice, při kterém buňky, které jsou derivování podél konkrétní dráhy vyslat signály, že potlačovat podobné diferenciaci jejich sousedy. Například ve vyvíjejícím se centrálním nervovém systému obratlovců vznikají neurony z jednoduché trubice neuroepitelu, jejíž buňky mají povrchový receptor zvaný zářez. Tyto buňky mají také další molekulu buněčného povrchu zvanou Delta, která se může vázat a aktivovat zářez na sousedních buňkách., Aktivace Notch iniciuje kaskádu intracelulárních událostí, které vedou k potlačení produkce Delta a potlačení neuronální diferenciace. To znamená, že neuroepitelium generuje pouze několik buněk s vysokou expresí delty obklopené větším počtem buněk s nízkou expresí delty. Vysoká produkce Delta a aktivace s nízkým zářezem způsobují, že se buňky vyvíjejí do neuronů. Nízká produkce Delta a aktivace s vysokým zářezem způsobují, že buňky zůstávají jako prekurzorové buňky nebo se stávají gliovými (podpůrnými) buňkami., Je známo, že podobný mechanismus produkuje endokrinní buňky pankreatu a pohárkové buňky střevního epitelu. Takové systémy laterální inhibice fungují, protože buňky v populaci nejsou nikdy zcela totožné. Vždy existují malé rozdíly, například v počtu molekul Delta zobrazených na povrchu buňky. Mechanismem laterální inhibice, zesiluje tyto malé rozdíly, používat je, aby se o diferenciální genové exprese, která vede ke stabilní a trvalé státy buněčné diferenciace.