Białko transbłonowe to białko, które obejmuje całą długość błony komórkowej. Jest osadzony między fosfolipidami, zapewniając kanał, przez który cząsteczki i jony mogą przedostawać się do komórki. Białka transbłonowe ułatwiają również komunikację między komórkami poprzez interakcję z przekaźnikami chemicznymi. Wiele procesów biologicznych, takich jak metabolizm glukozy i produkcja kwasów tłuszczowych, jest wyzwalanych po aktywacji określonego białka transbłonowego.
Receptor insuliny jest przykładem białka transbłonowego, które oddziałuje z chemicznym przekaźnikiem, czyli insuliną. Receptor działa jako cel na powierzchni komórki dla cząsteczki insuliny. Po tym, jak cząsteczka zadokuje się z receptorem, receptor zazwyczaj uwalnia substancje chemiczne, które powodują ruch transportera glukozy na powierzchnię komórki. Pozwala to komórce na wchłanianie dużych ilości glukozy ze środowiska zewnętrznego, co prowadzi do metabolizmu glukozy i ostatecznie do produkcji energii.
Innym zadaniem białka transbłonowego jest przenoszenie jonów, takich jak sód i potas, przez błonę komórkową w celu utrzymania środowiska chemicznego. Niektóre komórki nie mogą wykonywać określonych zadań, jeśli kanały jonowe nie działają prawidłowo. Ważnym tego przykładem są bramkowane napięciem kanały jonowe komórek nerwowych. W stanie spoczynku kanał jonowy jest zwykle zamknięty, co zapobiega przedostawaniu się jonów przez membranę. Po wykryciu bodźca, takiego jak skaleczenie lub oparzenie, impuls nerwowy jest wysyłany z jednego końca komórki nerwowej na drugi koniec. Może się to zdarzyć tylko wtedy, gdy kanały jonowe otworzą się i pozwolą jonom na przepływ przez błonę komórkową.
W celu prawidłowej organizacji komórki potrzebują również białek transbłonowych do zbadania środowiska, w którym znajduje się komórka. Na przykład komórki mięśniowe ogólnie organizują się wokół innych komórek mięśniowych, podczas gdy komórki skóry organizują się wokół innych komórek skóry. Integryny to szeroka kategoria białek transbłonowych, które pełnią tę funkcję organizującą. Integryny również zakotwiczają komórki w podłożach, ułatwiając migrację komórek i gojenie ran. Wzrost, podział i śmierć komórki są generalnie zależne od sygnałów odbieranych przez integryny.
Białko transbłonowe można sklasyfikować jako alfa helikalne lub beta baryłkę, w zależności od tego, jak zorganizowany jest łańcuch białkowy. Białka alfa helikalne składają się z pojedynczego łańcucha, podczas gdy białka beczkowe beta mają kilka łańcuchów białkowych ułożonych obok siebie. Białko alfa helikalne jest na ogół zwinięte, a białko beczkowate jest skręcone w zamkniętą strukturę przypominającą beczkę.