As moléculas que convertem sinais extracelulares em intracelulares são chamadas de receptores de membrana. Os receptores de membrana são proteínas que atravessam a membrana celular e possuem um sítio de ligação para uma molécula de sinalização extracelular específica, ou ligante. Quando um ligante se liga ao seu receptor, causa uma mudança conformacional no receptor que desencadeia uma cascata de eventos intracelulares, levando em última análise a uma resposta celular. Diferentes tipos de receptores de membrana incluem receptores acoplados à proteína G, canais iônicos controlados por ligantes e receptores tirosina quinases.