Мембранные белки — молекулы белков, содержащихся в биологических мембранах клетки или ее органелл или связанные с ними. Более половины всех белков тем или иным образом взаимодействуют с мембранами. По топологическим розташоуванням относительно мембраны мембранные белки могут быть разделены на монототни (на одной стороне) и политопные (на обеих сторонах мембраны), по способу связывания с мембраной — на интегральные периферийные, что дает 3 возможных подгруппы:

  • Интегральные мембранные белки постоянно находятся в мембране. Для отделения от мембраны они требуют детергентов (например SDS или Тритон X-100) или неполярных растворителей. В свою очередь, эти белки класификаються в две группы согласно их расположением в липидном бислое:
    • Трансмембранные белки проходят сквозь мембрану. Трансмембранные участки белков имеют структуру или альфа-спиралей, или бета-баррелей. Спиральные трансмембранные белки присутствуют во всех видах биологических мембран, включая цитоплазматическую. Тогда как трансмембранные белки в связи с альфа-спиральной структурой существуют во всех типов клеток, бета-барреля найдены только во внешней мембране грамотрицательных бактерий, клеточной стенке грамположительных бактерий и наружной мембране митохондрий и хлоропластов.
    • Интегральные монотопные белки расположены только на одной стороне мембраны.
  • Периферийные мембранные белки временно связываются с липидным бислой или интегральными мембранными белками с помощью гидрофобных, электростатических и других нековалентных взаимодействий. Периферийные белки отделяются под действием некоторых полярных веществ, например, раствора с высоким pH или высокими концентрациями соли.

Интегральные периферийные белки могут быть изменены с помощью посттрансляционной модификации, в частности добавлением жирных кислот, фенильных цепочек, или GPI (гликофосфодилинозитолу), что допомогое им крепче присоединиться к липидного бислоя.

Некоторые пептидные токсины, такие как колхицин-A или альфа-гемолизинов, и некоторые белки, вовлеченные в регуляцию апоптоза, одновременно входят в различных категорий этой классификации. Эти белки водорастворимые, но они могут агрегировать и необратимо связываться с мембранами, где формируют трансмембранные альфа-спирали или бета-барреля. Часто эти белки называются амфитрофнимы.