机体各种器官、组织和细胞的活动是相互联系的，通过神经和体液调节彼此协调成为整体，必然要求信息在细胞间的传递畅通无阻。

根据引起通道开放的刺激性质不同，可将通道分为化学、电压和机械门控通道等。

以运动神经纤维为例，当冲动到达神经末梢处时，释放一定数量的乙酰胆碱（acetylcholine，ACh）分子，与肌细胞终板膜处的ACh受体相结合，引起终板膜产生电变化，最后引起整个肌细胞的兴奋和收缩。由于神经-肌肉接头处的受体也可同烟碱相结合，称为N型ACh受体。

目前证明，一些氨基酸类递质，如谷氨酸、γ-氨基丁酸和甘氨酸等，也主要通过类似的化学门控通道引发靶细胞的功能改变。

20世纪80年代科学家们克隆出几种重要离子（如Na ⁺、K ⁺和Ca ²⁺等）的电压门控通道，在这种通道的分子结构中，存在对跨膜电位改变敏感的基团或亚单位，由其诱发整个通道分子开闭状态的改变。

体内存在能感受机械性刺激并引起功能改变的细胞。如内耳毛细胞顶部的听毛在受到切向力的作用产生弯曲时，激活了附近膜中的机械门控通道，出现短暂的感受器电位。

在这一系统中，某些激素和神经递质作为第一信使（first messenger），作用于靶细胞膜上的特异性受体分子，通过膜内的G蛋白（G protein）中介，激活或抑制膜内的效应器蛋白（也称效应器酶），导致第二信使（second messenger）物质生成增加或减少，进而使蛋白激酶活性改变，调节细胞内反应。常见的第二信使包括环磷酸腺苷（cAMP）、环磷酸鸟苷（cGMP）、三磷酸肌醇（IP ₃）、二酯酰甘油（DG）和Ca ²⁺等。第二信使的产生至少与膜中三类特殊的蛋白质有关，即受体、G蛋白和效应器酶。

G蛋白是鸟苷酸结合蛋白的简称，是存在于细胞膜上的一类蛋白质家族。不同的受体可激活不同的G蛋白，如G ₀、G _t、G _P等。G蛋白是由α、β、γ三种亚单位构成的不均一的三聚体。α亚单位通常起催化亚单位作用，当G蛋白未被激活时，它结合一个分子鸟苷二磷酸（GDP），同时与β、γ亚单位结合。当G蛋白与激活的受体蛋白在膜内相遇时，α亚单位与GDP分离，并与一个鸟苷三磷酸（GTP）分子结合，α亚单位便与β、γ亚单位分离，这时α亚单位才与膜内侧面的效应器酶起作用，使之激活或抑制，从而引起胞质中第二信使物质生成增加或减少（图2-9）。

在信息的跨膜转导途径中，还存在酪氨酸蛋白激酶跨膜信号传导系统。胰岛素和一些肽类生长因子的膜受体本身具有酪氨酸蛋白激酶活性。这些受体均是跨膜糖蛋白，膜外侧的较长的肽链部分与特定的化学信号结合后，受体的酪氨酸蛋白激酶被激活，引起胞内肽链的酪氨酸自身磷酸化以及与受体内侧面结合的胞内蛋白质酪氨酸残基磷酸化，发挥生理效应。