O proteină transmembranară este o proteină care se întinde pe întreaga lungime a membranei celulare. Este înglobat între fosfolipide, oferind un canal prin care moleculele și ionii pot trece în celulă. Proteinele transmembranare facilitează, de asemenea, comunicarea între celule prin interacțiunea cu mesagerii chimici. Multe procese biologice, cum ar fi metabolismul glucozei și producerea de acizi grași, sunt declanșate după activarea unei anumite proteine transmembranare.
Receptorul de insulină este un exemplu de proteină transmembranară care interacționează cu un mesager chimic, și anume insulina. Receptorul acționează ca o țintă pe suprafața celulei pentru molecula de insulină. După ce molecula se acoperă cu receptorul, receptorul eliberează de obicei substanțe chimice care provoacă mișcarea unui transportor de glucoză la suprafața celulei. Acest lucru permite celulei să absoarbă cantități mari de glucoză din mediul extern, ducând la metabolismul glucozei și în cele din urmă la producerea de energie.
O altă sarcină a proteinei transmembranare este de a transporta ionii, cum ar fi sodiu și potasiu, prin membrana celulară pentru a menține mediul chimic. Unele celule nu pot îndeplini sarcini specifice dacă canalele ionice nu funcționează corect. Un exemplu important în acest sens sunt canalele ionice dependente de voltaj ale celulelor nervoase. În starea de repaus, canalul ionic este de obicei închis, împiedicând ionii să traverseze membrana. De îndată ce este detectat un stimul, cum ar fi o tăietură sau o arsură, un impuls nervos este trimis de la un capăt al celulei nervoase la celălalt capăt. Acest lucru se poate întâmpla numai dacă canalele ionice se deschid și permit ionilor să curgă prin membrana celulară.
Pentru a se organiza corect, celulele necesită, de asemenea, proteine transmembranare pentru a examina mediul în care se află celula. De exemplu, celulele musculare se organizează în general în jurul altor celule musculare, în timp ce celulele pielii se organizează în jurul altor celule ale pielii. Integrinele reprezintă o categorie largă de proteine transmembranare care îndeplinesc această funcție de organizare. Integrinele ancorează, de asemenea, celulele de substraturi, facilitând migrarea celulelor și vindecarea rănilor. Creșterea, diviziunea și moartea unei celule sunt în general dependente de semnalele primite de integrine.
O proteină transmembranară poate fi clasificată ca butoi alfa elicoidal sau beta, în funcție de modul în care este organizat lanțul proteic. Proteinele alfa elicoidale constau dintr-un singur lanț, în timp ce proteinele beta baril au mai multe lanțuri proteice organizate unul lângă altul. Proteina elicoidală alfa este în general încolăcită, iar proteina baril beta este răsucită într-o structură închisă care seamănă cu un butoi.