干細胞(stem cell)既能不斷增殖更新自身，并保持著全能分化的特性，又可產生各種分化類型的子代細胞。干細胞可以分成三類：①胚胎干細胞(embryonicstem cell)，又稱全能干細胞(totipotent stem cell)。受精卵分裂生成的卵裂球就是全能干細胞，能夠產生各種細胞直到發育成為一個體。②多能干細胞(pluripotentstem cell)。例如內細胞團的一些細胞。這類細胞的發育命運已經定向，如將發育成內胚層、外胚層或中胚層等不同胚層，因此，多能干細胞可以產生定向為某一胚層的各種類型的細胞，如發育成中胚層的多能干細胞可以產生結締組織、心肌、淋巴結等，但不能產生其他屬于外胚層來源或內胚層來源的細胞，所以不能說是全能的。③多效干細胞(multipotent stem cell)。這類細胞能夠產生具有專一功能的各種細胞。例如，人體每天要更新1 000億(1011)個血細胞和小腸細胞，以及約1．5g表皮細胞，這些細胞是由能分化產生紅細胞、白細胞和血小板的造血干細胞以及產生各種類型的皮膚細胞的皮膚干細胞所生成的。這類干細胞即是多效干細胞。
不同類型的干細胞的劃分并不是絕對的，而是在一定條件下可以相互轉換的。1968年John Gordon和他的同事們用爪蟾(Xenopus)作核移植試驗，證明已分化的細胞的細胞核有的仍能保持全能性。他們把蝌蚪的小腸壁細胞的細胞核移植到去除了細胞核的卵細胞里，供體細胞核只有1個核仁而不是通常的2個核仁，這個遺傳標記可以很清楚地區分出供體細胞和受體細胞。結果在726個移植的細胞核中有10個(占1．4％)使得重建的卵細胞發育成蝌蚪。這表明蝌蚪的腸壁細胞核仍有一些保持著能產生神經系統、肌肉系統、造血系統等各種類型細胞的能力，直到形成一個完整的蝌蚪。換句話說，在一定條件下，已分化的細胞的細胞核可以實現重新編程(reprogrammmg)的過程獲得全能發育的特性。30年后，在哺乳動物個體的體細胞克隆實驗中也獲得了證明。