تعمل شلالات الإشارات داخل الخلايا على تضخيم الإشارة الناشئة خارج الخلية وتوجيهها إلى هدفها المقصود داخل الخلايا مما يؤدي إلى النسخ والترجمة وتعديلات البروتين وتنشيط الإنزيم والتمثيل الغذائي الخلوي والانقسام و / أو موت الخلايا المبرمج.

تتضمن أبسط سلاسل الإشارات تنشيط الرسل الثاني وإطلاق الكينازات. تعمل الكينازات على تنشيط البروتينات والإنزيمات أو تعطيلها عن طريق إضافة مجموعة فوسفات إليها. يقوم الفوسفاتيز بإزالة مجموعات الفوسفات مما يؤدي إلى تعطيل أو إعادة تنشيط البروتينات.

تم تسمية مسار الأدينوسين احادي الفوسفات الحلقي نسبة لرسوله الثاني ، cAMP. غالباً ما يبدأ هذا المسار عندما ترتبط ربيطة إلى مستقبلات البروتين G–المقترنة. و G–البروتين يفصل من المستقبلات و يثير انزيم ادينيلات الحلقي لتجميع الأدينوسين احادي الفوسفات الحلقي من الأدينوسين ثلاثي الفوسفات. لكل تفاعل ربيطة_مستقبل ، يتم إنشاء جزيئات متعددة من أدينوسين احادي الفوسفات حلقي _ لتضخيم الإشارة.

الأدينوسين احادي الفوسفات الحلقي ينشط بروتين A كيناز (PKA). وهو جزيء رباعي مع وحدتين تنظيميتين و وحدتين فرعيتين نشطتين. عندما تتفاعل أربعة جزيئات مع جزيء بروتين A كيناز ، فإنها تطلق الوحدتين الفرعيتين النشطتين. تستهدف وحدات بروتين A كيناز الفرعية الفوسفورية البروتينات والإنزيمات. في حالة التعبير الجيني ، يقوم بروتين A كيناز العامل بتنشيط CREB ، وهو عامل نسخ في النواة.

يشار إلى الخطوات التي تسبق تسلسل الإشارات داخل الخلايا الذي هو ربيطة و مستقبل _ بأحداث المنبع. تلك التي تأتي بعد مسار أدينوسين احادي الفوسفات الحلقي _ يشار إلى فسفرة CREB في المثال أعلاه _ بحدث المصب. هناك العديد من أحداث المنبع والمصب التي يمكن أن تشارك فيها هذه المسارات.

تسلسل الإشارات الأكثر تعقيداً هو مسار Ras-Raf-MAP Kinase ، والذي يتضمن سلسلة من الكينازات المتسلسلة التي تنشط كينازات أخرى. في هذا المسار ، يتم تنشيط إنزيم GTPase الصغير راس-Ras عندما يرتبط عامل النمو بمستقبلاته (حدث المنبع). يقوم راس بعد ذلك بتنشيط راف-Raf أو ماب-كيناز كيناز كيناز (MAP3K). ماب٣كيناز يفسفر وبالتالي ينشط كيناز آخر ، ماب-كيناز كيناز (MAP2K ، يسمى أيضاً MEK). هذا الكيناز ينشط ماب-كيناز (MAPK ، ويسمى أيضاً ERK) عن طريق الفسفرة. ينتقل ماب-كيناز إلى النواة حيث يمكنه فسفرة العديد من عوامل النسخ (أحداث المصب). أحد عوامل النسخ هو c-myc الذي يبدأ نسخ عائلة myc من الجينات المشاركة في تكاثر الخلايا والسرطان. يستخدم مسار كيناز راس-راف-ماب عدة كينازات لتضخيم الإشارة الخارجية الناتجة عن عوامل النمو وهو أكثر تعقيداً من مسار الأدينوسين احادي الفوسفات الحلقي الأبسط.

شلالات الإشارات الأخرى داخل الخلايا ، التي سميت باسم رسلها الثاني ، هي أنظمة فوسفوينوزيتول ، وحمض الارشيدنويك ، و الجوانيزين احادي الفوسفات الحلقي.