A maioria das funções das membranas depende de moléculas de
proteínas. Certas proteínas que compõem as membranas funcionam como bombas
seletivas, que regulam a passagem de íons e moléculas menores tanto para dentro
quanto para fora da célula. Além disso, tais proteínas geram gradientes de
prótons muito importantes para a produção de ATP. Outras delas, localizadas na
superfície exterior, são capazes de identificar determinadas substâncias no meio,
estimulando-a a reagir, como é o caso dos receptores hormonais. Além disso,
algumas dessas proteínas atuam, ainda, como enzimas, catalisando diversas
reações metabólicas.
As proteínas integrais ou intrínsecas são inseridas na bicamada lipídica, participam do transporte entre membranas, pois atuam como carreadores (transportadores) ou formam os canais da membrana celular.
As proteínas periféricas ou extrínsecas não estão inseridas na matriz fosfolipídica, mas localizam-se na
periferia da membrana, ligando-se frouxamente, por forças eletrostáticas.
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