在細胞內信號傳導途徑中起著重要作用的GTP結合蛋白，由α，β，γ三個不同亞基組成。激素與激素受體結合并誘導GTP與G蛋白結合的GDP進行交換，活化的G蛋白可激活位于信號傳導途徑中下游的腺苷酸環化酶。G蛋白將細胞外的第一信使腎上腺素等激素和細胞內的腺苷酸環化酶催化的腺苷酸環化生成的第二信使cAMP聯系起來。G蛋白還具有內源GTP酶活性，在完成G蛋白的傳遞效應后，G蛋白發揮水解酶的活性（在GTPase-Activating Protein的幫助下），將GTP變成GDP并釋放Pi，此時G蛋白又變成失活狀態，重新形成三聚體結構。
細胞間通過傳遞信號分子相互交流。有些信號分子可以通過血液在體內進行遠距離傳輸；另一些在鄰近細胞間傳遞。人體中存在成千上萬種信號分子，常見的如控制興奮水平的腎上腺素，傳遞血糖水平的胰高血糖素，標志組織損傷的組胺和在神經系統中傳遞信息的多巴胺。