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。激素与激素受体结合并诱导GTP与G蛋白结合的GDP进行交换，活化的G蛋白可激活位于信号传导途径中下游的腺苷酸环化酶。G蛋白将细胞外的第一信使肾上腺素等激素和细胞内的腺苷酸环化酶催化的腺苷酸环化生成的第二信使cAMP联系起来。G蛋白还具有内源GTP酶活性，在完成G蛋白的传递效应后，G蛋白发挥水解酶的活性（在GTPase-Activating Protein的帮助下），将GTP变成GDP并释放Pi，此时G蛋白又变成失活状态，重新形成三聚体结构。
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肾上腺素，传递血糖水平的胰高血糖素，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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