来自细胞外的信号绝大多数都是要通过分布于细胞表面的各种受体传导到细胞内部，从而引起细胞的生理反应，发挥相应的功能。
细胞表面 ZUI 大的受体家族就是G蛋白偶联的受体（G-Protein-Coupled Receptors， GPCRs）。编码GPCR的基因有1000多个，占人类基因组总数超过2%。GPCR是一种7次跨膜蛋白。人类GPCR蛋白至少有数千种。GPCR被根据序列同源性被分为3个大家族：A，B和C。在各个家族内部成员之间在跨膜的主要区域至少具有25%的序列同源性，并且在一些关键部位的氨基酸是高度保守的。
除了三聚体G蛋白以外，小G蛋白也是一种具有内在GTPase活性的鸟苷酸结合蛋白。他们也能结合GTP，并将GTP水解成为GDP，实现类似于三聚体G蛋白的核苷酸循环，作为分子开关调节信号通路。与三聚体核鸟苷酸结合蛋白不同的是，他们是以单体的形式存在，并且分子量较小，G蛋白活性检测试剂盒，大多在20-25kDa之间；他们一般不是像三聚体G蛋白那样直接与受体结合介导来自受体的信号，而是在细胞内间接传递来自胞外的信号。由于先发现的小G蛋白是Ras，因此小G蛋白家族也被称为RAS蛋白超家族。
在细胞内信号传导途径中起着重要作用的GTP结合蛋白，由α，β，γ三个不同亚基组成。
细胞间通过传递信号分子相互交流。有些信号分子可以通过血液在体内进行远距离传输；另一些在邻近细胞间传递。人体中存在成千上万种信号分子，常见的如控制兴奋水平的 adrenalin，传递血糖水平的hyperglycemic factor (HGF)，标志组织损伤的组胺和在神经系统中传递信息的多巴胺。
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