对于通过细胞表面受体所介导的信号通路而言，除受体本身作为离子通道而起效应器作用的情况之外，其他的信号通路首先要完成配体结合所诱发的信号跨膜转导，随之要通过细胞内信号分子(包括第二信使)完成信号的逐级放大和终止。在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制进行精确控制， 因此分子开关(molecular switches)的作用举足轻重，即对每一步反应既要求有激活机制又必然要求有相应的失活机制，而且二者对系统的功能同等重要。细胞内信号传递作为分子开关的蛋白质可分两类:一类开关蛋白(switch protein)的活性由蛋白激酶使之磷酸化而关闭，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而开启，许多由可逆磷酸化控制的开关蛋白是蛋白激酶本身，在细胞内构成信号传递的磷酸化级联反应;另一类主要开关蛋白由GTP结合蛋白组成，结合GTP而活化，结合GDP而失活。

任何机器都需要开关控制启动或关闭，麻雀虽小、五脏俱全的纳米机器也一样有和它们匹配的微小开关。分子开关(molecular switches)或者叫摩尔开关(mol.switches)就是这样一种能够控制比它们本身稍大的纳米装置的精巧结构。它们可以在纳米世界中发送信息遥控正常大小的传感器。