세포막(cell membrane) 또는 원형질막(plasma membrane)은 끊임없이 변화하는 풍경과 같습니다. 막에는 다양한 고분자(macromolecule)가 인지질 이중막(phospholipid bilayer)에 박혀 있어서, 유동모자이크(fluid mosaic)라고 묘사되곤 합니다. 이런 고분자 중에는 단백질이 있습니다. 단백질 함량 세포의 종류에 따라 다릅니다. 예를 들어 미토콘드리아 내막은 약 76%의 단백질을 함유하고, 미엘린(myelin)은 약 18%의 단백질을 함유하고 있습니다. 세포는 많은 종류의 막 단백질(membrane protein)을 함유하고 있으며 (적혈구는 50가지 이상을 함유하고 있습니다) 세포 유형에 따라 다양한 군의 막 단백질을 함유하고 있습니다.
막 단백질은 광범위한 기능을 합니다. 예를 들어 막 단백질은 물질을 수송하는 통로 또는 운반체일 수도, 대사(metabolism) 역할을 하는 효소일 수도, 화학전달물질에 결합하는 수용체일수도 있습니다.
막 지질(membrane lipid)처럼 대부분의 막 단백질은 친수성(hydrophilic) 영역과 소수성(hydrophobic) 영역을 지니고 있습니다. 친수성 영역은 세포 내부, 세포 외부 또는 둘 다에 존재하는 물을 포함하는 용액을 향합니다. 소수성 영역은 인지질 이중막 속 소수성을 띠는 인지질의 꼬리를 향합니다.
막 단백질이 세포막에 내재되어 있는지(integral) 또는 세포막 표면에 결합되어 있는지(즉, 표재; peripheral) 여부에 따라 분류될 수 있습니다.
대부분의 내재단백질(integral protein)은 막관통단백질(transmembrane protein)로, 막 전체에 걸쳐 두 인지질층을 가로지릅니다. 내재단백질의 친수성 영역은 막의 양쪽에서 뻗어 있습니다 (한쪽은 세포액(cytosol)을, 다른 쪽은 세포외액(extracellular fluid)을 향합니다. 내재단백질의 소수성 영역은 코일아미노산기(알파나선(α-helix) 또는 베타배럴(β-barrel))로 구성되어 있습니다. 내재성 단일부위 단백질(Integral monotopic protein)의 경우 막의 한쪽에만 부착되어 있습니다.
주변단백질(peripheral protein; 외재단백질)은 인지질 이중막에 내재되지 않으며 소수성을 띠는 이중막의 중심부까지 뻗치지 않습니다. 대신 표재 단백질은 일시적으로 내재단백질 또는 지질에 부착하여 막의 외면 또는 내면에 붙습니다.
세포 외부 표면에서 확장되는 막 단백질은 종종 탄수화물 사슬을 지녀 당단백질(glycoprotein)을 형성합니다. 일부 당단백질은 다른 세포의 막 단백질에 의해 인식될 수 있는 신분증” 기능을 함으로써 세포의 인식(cell-cell recognition)을 용이하게 합니다.
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