Membranski proteini so beljakovine, ki so vgrajene med fosfolipide, ki sestavljajo dvoslojno strukturo celičnih membran. Membranski protein opravlja posebne naloge, ki so bistvene za pravilno delovanje celice. Ti vključujejo transport molekul in ionov v celico in iz nje, zagon signalnih poti in omogočanje prepoznavnosti celice drugim celicam. Obstajata dve glavni vrsti membranskih beljakovin: periferni in integralni.
Proteini periferne membrane so vgrajeni na eni strani celične membrane, bodisi na zunanji površini bodisi na notranji steni. Integralni membranski proteini so vgrajeni v celično membrano in projicirajo v celico ali zunanje okolje. Celovit membranski protein, ki obsega celotno celično membrano, od zunanje površine celice do notranje površine celice, se imenuje transmembranski protein.
Protein periferne membrane, ki se nahaja na zunanji površini celične membrane, sodeluje z molekulami, ki jih sprostijo druge celice. S postopkom, imenovanim celična signalizacija, lahko ena celica komunicira z drugo celico s sproščanjem kemičnih sporočil. Posredovalce prepoznajo proteini zunanjih perifernih membran.
Proteini periferne membrane, ki se nahajajo na notranji površini celične membrane, zagotavljajo podlago za oder celice. Ti vključujejo citoskeletna proteina aktin in spektrin. Encim, imenovan protein kinaza C, je še en protein notranje periferne membrane. Sproži signalne poti znotraj celice.
Proteini periferne membrane ne sodelujejo z nepolarnim območjem celične membrane. Namesto tega so vezani na celično membrano prek interakcij med polarno regijo fosfolipidov in polarno regijo proteina. Številni periferni membranski proteini se vežejo tudi na integralne membranske proteine.
Integralni membranski proteini prenašajo molekule iz zunanjega okolja v notranjost celice. Nekateri lahko prosto prenašajo molekule, medtem ko drugi potrebujejo energijo za transport molekul. Integralni membranski proteini služijo tudi kot receptorji za specifične molekule in kot encimi za specifične presnovne poti.