La membrana celular o la membrana plasmática es un paisaje en constante cambio. Se describe como un mosaico fluido como varias macromoléculas están incrustadas en la bicacapa de fosfolípidos. Entre las macromoléculas se encuentran las proteínas. El contenido de proteínas varía según el tipo de células. Por ejemplo, las membranas internas mitocondriales contienen un 76 %, mientras que la mielina contiene un 18 % de contenido proteico. Las células individuales contienen muchos tipos de proteínas de membrana que contienen más de 50 y diferentes tipos de células albergan conjuntos de proteínas de membrana distintos.
Las proteínas de membrana tienen funciones de amplio alcance. Por ejemplo, pueden ser canales o portadores que transportan sustancias, enzimas con roles metabólicos o receptores que se unen a mensajeros químicos.
Al igual que los lípidos de membrana, la mayoría de las proteínas de membrana contienen regiones hidrófilas (amantes del agua) e hidrofóbicas (que teman el agua). Las áreas hidrófilas están expuestas a una solución que contiene agua dentro de la célula, fuera de la célula o ambas. Las regiones hidrófobas se enfrentan a las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos dentro de la bicapia de membrana.
Las proteínas de membrana se pueden clasificar por si están incrustadas (integrales) o asociadas con la membrana celular (periférica).
La mayoría de las proteínas integrales son proteínas transmembranas, que atraviesan ambas capas de fosfolípidos, abarcando toda la membrana. Sus regiones hidrófilas se extienden desde ambos lados de la membrana, frente al citosol por un lado y el líquido extracelular en el otro. Sus regiones hidrófobas consisten en grupos de aminoácidos enrollados (-helices o barriles de 2o). Las proteínas monotópicas integrales se unen a un solo lado de la membrana.
Las proteínas periféricas no están incrustadas en la bicacap de fosfolípidos y no se extienden en su núcleo hidrófobo. En su lugar, se adhieren temporalmente a las superficies externas o internas de la membrana, unidas a proteínas integrales o fosfolípidos.
Las proteínas de membrana que se extienden desde una superficie externa de células a menudo llevan cadenas de carbohidratos, formando glicoproteínas. Algunas glicoproteínas facilitan el reconocimiento de células celulares al funcionar como etiquetas de ID que pueden ser reconocidas por las proteínas de membrana de otras células.
