세포를 환경과 분리하는 보호막에도 불구하고 세포는 환경 변화를 감지하고 반응할 수 있는 능력이 필요합니다. 또한 세포는 종종 서로 통신해야 합니다. 단세포 및 다세포 유기체는 환경과 소통하기 위해 다양한 세포 신호 전달 메커니즘을 사용합니다.

세포는 종종 막에 위치한 수용체 단백질을 통해 다양한 유형의 정보에 반응합니다. 예를 들어, 피부 세포는 터치 정보에 반응하고 전달하는 반면, 망막의 광수용체는 빛을 감지할 수 있습니다. 그러나 대부분의 세포는 호르몬, 신경 전달 물질 및 기타 여러 유형의 신호 분자를 포함한 화학 신호에 반응하도록 진화했습니다. 세포는 동일한 신호 분자에 의해 유도된 다른 반응을 조정할 수도 있습니다.

일반적으로 세포 신호전달은 (1) 수신, (2) 형질도입, (3) 반응의 세 단계로 구성됩니다. 대부분의 신호 수신에서 막 불투과성 분자 또는 리간드는 막 수용체에 변화를 일으킵니다. 그러나 호르몬과 같은 일부 신호 분자는 막을 통과하여 내부 수용체에 도달할 수 있습니다. 그런 다음 막 수용체는 이 신호를 세포 내 전달자에게 보내 메시지를 세포 반응으로 전달할 수 있습니다. 이 세포 내 반응에는 전사, 번역, 단백질 활성화 및 기타 반응의 변화가 포함될 수 있습니다.

박테리아와 같은 단세포 유기체는 정족수 감지(quorum sensing)라는 유형의 세포 신호를 사용하여 군체에서 자신의 농도를 감지하고 조정된 반응을 생성할 수 있습니다. 진핵 세포는 신호를 생성한 동일한 세포(자가분비 신호전달) 또는 인접 세포(부분비 신호전달)를 표적으로 하는 리간드를 방출할 수 있습니다. 신호는 일부 호르몬의 경우와 같이 먼 거리로도 전송될 수 있으며, 내분비 신호라고 하는 먼 세포에서 반응을 일으킬 수 있습니다. 접촉 의존적 신호전달(contact-dependent signaling)은 세포질 신호가 빠르게 통과할 수 있는 인접 세포 사이에 생성된 물리적 경로를 설명합니다. 신경계 세포는 시냅스 신호전달(synaptic signaling)이라고 하는 세포 신호의 전문화를 통해 빠른 반응을 생성할 수 있습니다.