在生物學，細胞信號或細胞間通訊、執政的基本活動單元和坐標多細胞的行為。信號是一個實體的代碼或傳達信息。生物過程是涉及許多信號的復雜分子相互作用。細胞感知并正確響應其微環境的能力是發育，組織修復和免疫以及正常組織動態平衡的基礎。信號相互作用和細胞信息處理中的錯誤可能導致疾病，例如癌癥，自身免疫性疾病和糖尿病。通過了解細胞信號傳導，臨床醫生可以更有效地治療疾病，并且從理論上講，研究人員可以開發人造組織。

所有單元都接收并響應來自周圍環境的信號。這是通過在一個細胞的表面上分泌或表達并與其他細胞表達的受體結合的多種信號分子來完成的，從而整合并協調了組成生物體的許多單個細胞的功能。每個細胞被編程為對特定的細胞外信號分子作出反應。

細胞外信號傳導通常需要以下步驟：

1. 信號分子合成和釋放信號分子;
2. 信號傳輸到目標細胞;
3. 信號與特定受體的結合導致信號的激活;
4. 信號轉導途徑的啟動。

信號傳導劑可以是物理試劑，例如機械壓力、電壓、溫度和光，也可以是化學試劑，例如肽、類固醇、萜類化合物等。它可以是食品或與病原體相關的模式，也可以是氧氣或二氧化碳水平或特別是生物合成的信號分子，如激素和鐵精蛋白（ektohormones）。信號分子的物理化學性質（例如，溶解度（疏水性或親水性））差異很大。一些信號分子是氣態的，例如一氧化氮。另外，鄰近細胞表面的蛋白質也可能是信號。

合成涉及各種生物合成途徑，并且發生在特定的時間和地點。信號分子可能會從細胞中釋放出來，有時甚至根本不會釋放出來，例如細胞定位信號和DNA損傷信號。這樣的細胞內信號傳導網絡在細胞內起作用。信號分子可以通過各種方式釋放，例如膜擴散、胞吐或細胞損傷。在某些情況下，信號分子仍與細胞表面保持連接，這是一種有助于并列己內酯信號傳導的模式。有時，信號分子需要激活，例如通過蛋白水解切割或共價修飾。

信號的最終路徑可能是細胞內或細胞間。細胞間信號傳遞也稱為細胞間通信。它可以是短距離或長距離。基于信號分子從源到目標細胞的這種路徑的性質；所述信號轉導途徑被分為自分泌、鄰分泌、胞、旁分泌和內分泌。

受體在細胞信號傳導中起關鍵作用。受體有助于識別信號分子（配體）。但是，某些受體分子會對物理因素（電壓、光等）作出反應。受體分子通常是蛋白質。受體可以位于細胞表面或細胞內部，例如胞漿，細胞器和細胞核（尤其是轉錄因子）。通常，細胞表面受體會結合不可滲透膜的信號分子，但有時它們也會與可滲透膜的信號分子相互作用。信號傳導中的關鍵步驟是信號分子的去除和降解。有時受體也被降解。神經遞質再攝取 是在神經系統中常見的一種信號分子清除的機制，并且是某些類型的處方精神藥物的目標。

與配體的結合引起受體的構象變化，從而導致信號的進一步傳遞。由于構象變化，該受體可以顯示酶活性（稱為酶受體），或者具有離子通道打開或關閉活性（稱為通道受體）。有時受體本身不包含酶促或通道樣結構域，但它們與酶或轉運蛋白相連。一些受體（如核細胞質超家族）具有不同的機制。一旦與信號結合，它們就會改變其DNA結合特性和細胞對核的定位。

受體的酶促活性的結果通常導致募集額外的分子變化，從而引起信號轉導“級聯”。這些中間體通常形成第二信使系統。在信號轉導級聯內，可能存在酶和轉運蛋白，其作用方式與受體相似。酶活性包括共價修飾，例如蛋白水解切割，磷酸化/去磷酸化，甲基化/去甲基化，泛素化/去泛素化等。這些改變有助于調節信號在細胞中的傳播。在信號的細胞內部分發生的重要現象是信號放大。在信號放大過程中，最初會激活一些受體。細胞內反應導致多個次級信使被激活，從而放大了初始信號。

系統生物學研究細胞信號網絡的基本結構，以及這些網絡中的變化如何影響信息的傳輸和流動（信號轉導）。這樣的網絡在其組織中是復雜的系統，并且可能表現出許多新出現的特性，包括雙穩性和超敏感性。小區信號網絡的分析需要實驗和理論方法的結合，包括仿真和建模的開發和分析。遠程變構通常是細胞信號事件的重要組成部分。

在人類疾病和單一生物體細胞之間的信號傳導方面，已經對細胞信號傳導進行了最廣泛的研究。但是，細胞信號也可能發生在同一物種的兩個不同個體的細胞之間。在許多哺乳動物中，早期胚胎細胞與子宮細胞交換信號。在人類胃腸道中，細菌彼此之間以及與人類上皮細胞和免疫系統細胞之間交換信號。對于酵母釀酒酵母，在交配過程中，一些細胞會發送一種肽信號（交配因子信息素）進入其環境。交配因子肽可與其他酵母細胞上的細胞表面受體結合，并誘導它們為交配做準備。

根據信號的類型，細胞信號可以分為機械信號或生化信號。機械信號是施加在電池上的力以及電池產生的力。這些力既可以被細胞感應到也可以被細胞響應。 生化信號是生化分子，例如蛋白質、脂質、離子和氣體。這些信號可以基于信令和響應單元之間的距離進行分類。信元內部，信元之間和信元之間的信號可細分為以下類別：

• 靶細胞內停留的靶細胞產生內分泌信號。
• 自分泌信號由靶細胞產生，被分泌并通過受體影響靶細胞本身。如果自分泌細胞與發射細胞屬于同一類型的細胞，則它們可以將附近的細胞作為靶標。免疫細胞就是一個例子。
• 并列信號靶向相鄰（觸摸）的細胞。這些信號通過細胞膜上必不可少的蛋白質或脂質成分沿著細胞膜傳遞，并能夠影響發射細胞或緊鄰的細胞。
• 旁分泌信號傳導在發射細胞附近的靶細胞。神經遞質代表一個例子。
• 內分泌信號靶向遠處的細胞。內分泌細胞產生荷爾蒙，荷爾蒙穿過血液到達人體的各個部位。

細胞在短距離（旁分泌信號）或長距離和/或大尺度（內分泌信號）之間通過直接接觸（鄰分泌信號）相互通信。

某些單元間通信需要直接進行單元間接觸。一些細胞可以形成間隙連接，將它們的細胞質連接到相鄰細胞的細胞質。在心肌中，相鄰細胞之間的間隙連接允許動作電位從心臟的心臟起搏器區域傳播，從而擴散并協調心臟的收縮。

所述Notch信號傳導機制是一個例子鄰分泌信令（也稱為接觸依賴性信號傳導），其中兩個相鄰的單元必須按順序進行通信使物理接觸。直接接觸的要求允許在胚胎發育過程中非常精確地控制細胞分化。在線蟲秀麗隱桿線蟲中，發育中的性腺的兩個細胞每個都有相等的機會最終分化或成為繼續分裂的子宮前體細胞。哪個細胞繼續分裂的選擇受細胞表面信號競爭的控制。一個細胞會碰巧產生更多的細胞表面蛋白，從而激活Notch受體在相鄰的單元格上。這激活了一個反饋回路或系統，該回路或系統減少了Notch在細胞中的表達，從而分化并增加了在細胞表面上繼續作為干細胞的Notch?。

許多細胞信號由一個細胞釋放的分子攜帶并移動以與另一細胞接觸。內分泌信號稱為激素。激素是由內分泌細胞產生的，它們通過血液傳播到身體的各個部位。如果只有一些細胞可以對特定激素產生反應，則可以控制信號傳導的特異性。諸如視黃酸之類的旁分泌信號僅靶向發射細胞附近的細胞。神經遞質代表旁分泌信號的另一個例子。一些信號分子可以同時充當激素和神經遞質。例如，腎上腺素和去腎上腺素從腎上腺釋放時可以作為激素，并通過血流輸送到心臟。去甲腎上腺素也可以由神經元產生，以在腦內充當神經遞質。雌激素可通過卵巢釋放并起激素作用，或通過旁分泌或自分泌信號傳導局部發揮作用。氧氣和一氧化氮的活性物質也可以充當細胞信使。這個過程被稱為氧化還原信號。