막 단백질은
나트륨-칼륨 펌프같이 물질을 수송하는
수송 단백질(transporter), 세포외기질이나
세포골격을 지지하는
앵커(anchor), 외부 신호를 전달하는
수용체(receptor), 그리고
효소가 있다. 이는 단백질이
세포막에 달라붙는 방식에 따라 내재성(Integral) 막 단백질과 외재성(Peripheral) 막 단백질로 나뉜다.
내재성 막 단백질들끼리도
세포막에 달라붙는 방식이 다르다. 세포막 이중층을 가로질러 박히는 막 단백질을 막관통단백질(Transmembrane protein)이라고 한다. 막관통단백질은 하나 이상의 알파 나선이나 베타 배럴로 구성된다. 그리고
세포막을 통과하는 부분은 소수성인데, 인지질의 지질 부분이 소수성이라 그렇다. 막 단백질이 세포막의 한 층만 관통하는 것을 단일막관통단백질(Monolayer-associated protein)이라고 하는데, 양친매성(amphipathic) 알파 나선 부분이 한 쪽 막에 박혀 있다. 또는 단백질이 세포막의 지질과 공유결합한 막 단백질도 있는데, 이를 지질결합(lipid-linked) 막 단백질이라고 한다. 단백질의 C 말단은 주로 콜레스테롤이나 GPI(glycosyl phosphatidyl inositol)과 결합한다. 세포막과 강한 결합을 하고 있기 때문에, 내재성 막 단백질을 분리시키려면 막을 파괴해야 한다.