Las moléculas que convierten las señales extracelulares en intracelulares se denominan receptores de membrana. Los receptores de membrana son proteínas que atraviesan la membrana celular y tienen un sitio de unión para una molécula de señalización extracelular específica o ligando. Cuando un ligando se une a su receptor, provoca un cambio conformacional en el receptor que desencadena una cascada de eventos intracelulares que, en última instancia, conducen a una respuesta celular. Los diferentes tipos de receptores de membrana incluyen receptores acoplados a proteína G, canales iónicos activados por ligando y receptores tirosina quinasas.