C. Proteínas de membrana.
Las células constantemente bombean iones hacia afuera o adentro a través de su membrana plasmática. En realidad, más del 50% de la energía que consume nuestro cuerpo es usado por las células nerviosas de nuestro cerebro para mantener las "bombas" que no hacen otra cosa que transportar iones a través de sus membranas. ¿Como pueden los iones ser transportados a través de una membrana impermeable a los mismos? Las células contienen proteínas que están embebidas en la bicapa lipídica de sus membranas plasmáticas y se extienden de un lado al otro de las mismas.

Las proteínas son de dos tipos:
1. Proteínas integrales: son aquellas que cruzan la membrana y aparecen a ambos lados de la capa de fosfolípidos. La mayor parte de estas proteínas son glicoproteínas, proteínas que tiene unidos uno varios monosacáridos. La parte de carbohidrato de la molécula está siempre de cada al exterior de la célula
Características:
 Estas proteínas requieren de tratamientos muy drásticos con reactivos como detergentes, ácidos biliares o solventes orgánicos para disociarlas de las membranas.
 En muchas ocasiones están asociadas a lípidos cuando se aíslan.
 Si están completamente libres de lípidos, son usualmente insolubles en buffer acuoso neutral.

2. Proteínas periféricas: están no se extienden a lo ancho de la bicapa sino que están unidas a las superficies interna o externa de la misma y se separan fácilmente de la misma
Características:
 Para disociarse de la membrana, requiere solo de tratamientos suaves como el incremento en la fuerza iónica del medio.
 Se disocian y quedan libres de lípidos.
 En su estado disociado son relativamente solubles en buffer acuoso neutral.

La naturaleza de las proteínas de membrana determina su función: las proteínas no sólo desempeñan un rol estructural sino que además son las responsables de las funciones específicas de las membranas biológicas. Estas según su función pueden agruparse en: enzimáticas, de transporte, receptoras y de reconocimiento. Diferentes membranas tienen distinta proporción y composición de proteínas, de acuerdo a sus funciones. En otras palabras, son justamente las proteínas las que le otorgan distintas funciones a las membranas. Estas en su mayoría son proteínas globulares (estructura terciaria o cuaternaria).

Canales: proteínas integrales (generalmente glicoproteínas) que actúan como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la célula

Transportadoras: son proteínas que cambian de forma para dar paso a determinados productos (véase "Transporte de materiales a través de la membrana")

Receptores: Son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que se unen o fijan. Estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al receptor se llama ligando.

Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana

Anclajes del citolesqueleto: son proteínas periféricas que se encuentran en la parte del citosol de la membrana y que sirven para fijar los filamentos del citoesqueleto.

Marcadores de la identidad de la célula: son glicoproteínas y glicolípidos características de cada individuo y que permiten identificar las células provenientes de otro organismo. Por ejemplo, las células sanguíneas tienen unos marcadores ABO que hacen que en una transfusión sólo sean compatibles sangres del mismo tipo. Al estar hacia el exterior las cadenas de carbohidratos de glicoproteínas y glicolípidos forma una especie de cubierta denominada glicocalix.