本項においては、生体内におけるシグナル伝達（シグナルでんたつ; signal transduction）機構について記述する。いかなる生命も周囲の環境に適応しなければならず、それは体内環境においても、個々の細胞においてすらも同様である。そしてその際には、何らかの形で情報を伝達しなければならない。この情報伝達機構をシグナル伝達機構と称し、通常、様々なシグナル分子によって担われる。それらへの応答として、細胞の運命や行動は決定される。シグナル伝達の基本的な流れとしては、細胞膜上・細胞質中の因子が次々にシグナルを受け渡しながら他の経路とも影響し合い（「クロストーク」という）、最終的には核内の転写因子による特定遺伝子の転写調節（さらにそれによる細胞の変化）や、アポトーシスによる細胞死などの効果をもたらす、というものとなる。この流れは、基本的に、細胞間で行なわれるものと、細胞内で行なわれるものとに分けることができる。この場合、細胞膜上の受容体において、細胞外シグナルから細胞内シグナルへの変換が行なわれる。細胞外シグナルの媒体は、ホルモンに代表されるようなシグナル分子であり、これに対し、細胞内シグナル分子はセカンドメッセンジャーと通称される。ただしステロイドホルモンなどの場合は、細胞外シグナル分子が細胞膜を透過し、そのまま細胞内シグナル分子として機能し、細胞質内の受容体に働きかけて、直接転写を制御する。このような反応は1ミリ秒ほどの時間で起きる。多くの場合、最初の刺激から過程が進むにつれ、関与する酵素や分子の数が増大する。このような反応の連鎖は「カスケード」と呼ばれ、弱い刺激から大きな反応を誘導すること（増幅作用）ができる。細胞間シグナル伝達の方法はおおよそ4つに分類される。シグナル伝達で最も重要なのは、情報の変換過程である。体内においては、情報発信細胞から発信されたシグナル分子はたいてい標的細胞が持つ受容体タンパクによって検出されて細胞内シグナルに変換され、遺伝子発現や酵素活性の変化など、様々な応答を返す。このときシグナル分子は受容体タンパクと特異的に結合することから、リガンドとして働いていることになる。細胞外シグナル分子は大きく2つに分類できる。細胞膜上の受容体は、下記の3種類に大別される。これらの違いは、細胞外シグナル分子がそれに結合したときに生じる細胞内シグナルにある。細胞膜上の受容体が受けたシグナルは、細胞内シグナル分子：セカンドメッセンジャーを使った巧妙な伝達系で伝えられていく。この伝達系：細胞内シグナル伝達系には次のような重要な機能がある。このセカンドメッセンジャーにはcGMP，cAMP，カルシウムイオンなどの小分子もあるが、その大部分はタンパク質である。これらのタンパク質の多くは分子スイッチとして機能する；つまり、シグナルを受けると活性化し、伝達経路のほかのタンパク質を刺激するのである。スイッチタンパクのかなりの部分はリン酸化によってその活性が切り替えられる。シグナル伝達の各段階を担う要素（分子）は様々であるが、およそ次のように分類できる。シグナル伝達経路（パスウェイ）あるいはそれらからなるネットワークは、代謝マップに似た有向グラフで図示される。ノードがシグナル伝達に関与する分子を、エッジがそれらの間の反応すなわち個別のシグナルを示す。

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