Membran proteinleri, hücre zarlarının iki katmanlı yapısını oluşturan fosfolipidlerin arasına gömülü proteinlerdir. Membran proteini, hücrenin düzgün çalışması için gerekli olan özel görevleri yerine getirir. Bunlar arasında moleküllerin ve iyonların hücre içine ve dışına taşınması, sinyal yollarının başlatılması ve hücrenin diğer hücrelere tanınması sağlanır. İki ana membran proteini türü vardır: periferik ve integral.
Periferik membran proteinleri, hücre zarının bir tarafına, dış yüzeyine veya iç çepere gömülür. İntegral membran proteinleri hücre zarı içine gömülür ve hücre veya dış ortama yayılır. Hücrenin dış yüzeyinden hücrenin iç yüzeyine kadar tüm hücre zarını kaplayan ayrılmaz bir zar proteini, bir transmembran proteini olarak adlandırılır.
Hücre zarının dış yüzeyinde bulunan periferik bir zar proteini, diğer hücreler tarafından salınan moleküllerle etkileşime girer. Hücre sinyali adı verilen bir işlemle, bir hücre kimyasal haberciler serbest bırakarak başka bir hücre ile iletişim kurabilir. Haberciler, dış çevresel membran proteinleri tarafından tanınır.
Hücre zarının iç yüzeyinde bulunan periferik zar proteinleri, hücrenin iskelesi için bir temel sağlar. Bunlar, hücre iskeleti proteinleri aktin ve spektrindir. Protein kinaz C olarak adlandırılan bir enzim başka bir iç çevresel zar proteinidir. Hücrenin içindeki sinyal yollarını başlatır.
Periferik membran proteinleri, hücre zarının polar olmayan bölgesi ile etkileşime girmez. Bunun yerine, fosfolipitlerin polar bölgesi ile proteinin polar bölgesi arasındaki etkileşimler yoluyla hücre zarına bağlanırlar. Birçok periferik zar proteini, bütünleşik zar proteinlerine de bağlanır.
İntegral membran proteinleri, molekülleri dış ortamdan hücrenin içine taşır. Bazıları molekülleri serbestçe taşıyabilir, diğerleri ise molekülleri taşımak için enerji gerektirir. İntegral membran proteinleri ayrıca spesifik moleküller için reseptörler ve spesifik metabolik yollar için enzimler olarak da işlev görür.
İntegral membran proteininin amino asit zinciri, hücre zarından bir kez geçebilir veya hücre zarından birçok kez girip çıkabilmektedir. Fosfolipidlerin yağ asidi zincirleriyle etkileşime girmelerini sağlayan polar olmayan yan zincirler içerirler. Bu etkileşim integral membran proteinini hücre zarına sıkıca tutar. İntegral membran proteinleri ayrıca hücreye veya dış ortama uzanan bir polar bölgeye sahiptir.
