細胞外液中的各種化學分子,並不需要自身進入它們的靶細胞後才能起作用(一些脂溶性的小分子類固醇激素和甲狀腺激素例外,詳見第十一章)它們大多數是選擇性地同靶細胞膜上具有特異的受體性結構相結合,再通過跨膜信號傳遞(transembrane signaling)或跨膜信號轉換(transmembrane sognal transduction)過程,最後才間接地引起靶細胞膜的電變化或其他細胞內功能的改變。
機體和細胞也可能受到化學信號以外的其他性質的刺激,如機械的、電的和一定波長電磁波等來自外界環境的刺激的影響;但在
動物進化的過程中,這些刺激信號大都由一些在結構和功能上高度分化了的特殊的感受器細胞來感受,引起相應的感受器細胞出現某種電反應。仔細分析各種感受器細胞接受它們所能感受的某種特異刺激信號的過程時發現(如耳蝸毛細胞接受聲波振動和
視網膜光感受細胞接受光刺激等),它們也涉及到外來刺激信號的
跨膜傳遞,即刺激信號也要先作用於膜結構中的感受性結構,才能引起感受器細胞的電變化和隨後的傳入神經衝動。
不論是化學信號中的激素分子和遞質(包括數十種可能起調質作用
神經肽類物質)分子,以及非化學性的外界刺激信號,當它們作用於相應的
靶細胞時,都是通過為數不多、作用形式也較為類似的途徑來完成跨膜信號傳遞的;這些過程所涉及的膜蛋白質也為數不多,在生物合成上由幾類特定基因家族所編碼;正因為如此,由每個特定基因家族所表達生成的蛋白質分子,在肽鏈的胺基酸排列順序上有較大的相同性(或同源性,homogeneity),功能上也較為類似。因此,關於跨膜信號傳遞的研究,早已超出了遞質或激素作用機制的範疇,成為細胞生理學中一個有普遍意義的新篇章。試想,人體細胞都具有相同的遺傳基因,因而一個感光細胞或一個普通體
細胞,通過細胞膜上類似的蛋白質,以類似的方式接受它們所受到的外來刺激,可引起細胞本身功能的改變;而且各種不同的細胞通過少數幾類膜蛋白質和幾種作用方式,就能接受多種多樣可能遇到的外界刺激信號的影響,顯然符合“生物經濟”的原則。