חלבון טראנסממברנלי

יציבות של סלילי אלפא טראנסמבברנליים

חלבונים טראנסממברנלים מטיפוס אלפא הליקס (α-helical protein) הוכחו כמבנים יציבים בתנאי טמפרטורות דנטורטיבים, משום שהם לא נפתחים באופן מלא כשהם בתוך הממברנה. הסיבה ליציבות הגדולה נובעת מפוטנציאל קשרי מימן שמתפתח כתוצאה מהמבנה הספציפי של האלפא הליקס. מאידך, מה שתורם ליציבות הגדולה שלהם, בשלבים פרו פעילים המאוחרים יכול להוות מגבלה; חלבונים אילו רגישים בשלב ההתכנסות למבנה הנטיבי בממברנה ויכולים בקלות להתקפל בצורה שגוייה (misfold) בגלל יצירת קשרים לא נכונים.

יציבות של משטחי בטא טראנסמבברנליים

היציבות של משטחי בטא טראנסממברנלים בדומה ליציבות של חלבונים מסיסים. הקיפול הנטיבי במערכת פיזיולוגית מזורז חלבונים מסיסים בשם שפרונים, שמיצבים את החלבון בסביבה המימית ומונעים ממנו לעבור אגרגציה.

רצפטורים טראנסממברנלים

רצפטורים טראנסממברנלים הם חלבונים אינטגרלים, שמתפקדים ומעוגנים בממברנה הציטופלסמתית. קשירת מולקולת סיגנל בצד אחד של הממברנה, והתחלה תגובה בצידה השני. באופן זה, לרצפטורים טראנסממברנלים תפקיד חיוני ויחודי בתקשורת בין תאית והעברת סיגנלים.
הרבה רצפטורים טראנסממברנלים מורכבים מכמה תת יחידות (אוליגופפטידים) שמתפקדות באופן שיתופי מסוכרן ומבוקר (קולקטיבי), ובעקבות קישור ליגנד יש אפשרות לאקטבציה או דהאקטיבציה של המבנה משמע הגברה (אמפליפיקציה) של הסיגנל. הסיווג בדרך כלל על בסיס המבנה המולקולרי שלהם, או, ברוב המקרים, על סמך פונקציונליות וטופולוגיה ממברנלית. הקושי הגדול בקביעת המבנה המרחבי של חלבונים אינטגרלים הוא אי יציבות מרחבית בסביבת העבודה הנדרשת לצורכי מיצוי החלבון וגיבושו. על מנת לבצע בדיקות שכאלו ראשית יש להפריד את החלבון האינטגרלי מהממברנה ההידרופובית שבה הוא מקובע, תהליך שפוגע במבנה הנטיבי של החלבון בצורה שמקשה על קביעת המבנה הנכון (קישור; קיפול חלבונים). 
הרבגויות המבנית גדול מאוד. החל מהמבנה הפשוט ביותר של רצפטור מסוג שרשרת פוליפטידית שחוצה את הממברנה הדו שיכבתית פעם אחת, עד למבנה מורכב שחוצה את הממברנה מספר פעמים רב. לדוגמה, משפחת חלבוני G חוצים ממברנה 7 פעמים.

פורינים

פורינים הם חלבונים טראנסממברנלים מטיפוס beta barrel proteins, מהווים כמעין מערכת נקבים (פורות) בממברנה הביולוגית המאפשרת מעבר חופשי יחסית של מולקולות בדיפוזיה. בניגוד לחלבוני טראנספורט ממברנליים אחרים, פורינים הם חלבונים גדולים מספיק כדי לאפשר דיפוזיה פסיבית דרכם. הסלקציה בדרך כלל על פי גודל. פורינים בנויים ממשטחי בטא, הערוכים בסידור מרחבי אנטי-מקבילי (אנטי פרללי) ויוצרים מבנה צינורי הנקרא beta barrel proteins ("חבית בטא"). רצף חומצות האמינו במשטחי הבטא של פורין מאופיין בחזרה של שיירים פולריים (קוטביים/בעלי מטען) ולא פולריים של חומצות אמינו אחד אחרי השני. סידור זה גורם ליצירת מבנה אמפיפטי, כלומר צד אחד של משטח הבטא הוא הידרופובי והצד השני הידרופילי. השיירים הלא פולריים (הידרופוביים) פונים כלפי חוץ ויוצרים אינטראקציות עם החלק הליפידי (גם כן לא פולרי) של הממברנה, בעוד שהשיירים הפולריים (הידרופיליים) פונים כלפי פנים מבנה החבית ויוצרים בכך תווך הידרופילי, המאפשר את הדיפוזיה דרך הממברנה.
יוניפורטר הוא חלבון טראנסממברנלי אנטגרלי שמעורב בדיפזיה מסייעת (facilitated diffusion). חלבונים יכולים לתפקד בתור נשאים (חלבון אינטגרלי monotopic; חלבון לא חוצה ממברנה) והן בתור תעלות טראנסממברנליות. ההעברה מתבצעת בדיפוזיה לפי גרדיאנט ריכוזים, ולא נגד. פתיחת התעלה (בהתאם לפונקציונליות שלה)לפי סיגנלים של מתח, לחץ הידרוסטטי, קישור ליגאנד.

משאבות

משאבות מובילות באופן פעיל מולקולות או יונים דרך הממברנה הפוספוליפידית בעזרת אנרגיה שהן רותמות לתהליך. כאשר המשאבות מנצלות בצורה ישירה אנרגיה כימית הגלומה במולקולות ATP מכונה פעולתן הובלה פעילה ראשונית. דוגמה להעברה פעילה ראשונית: משאבת 3Na⁺/2K⁺ ATPase (משאבת נתרן-אשלגן).
משאבות המשתמשות באופן עקיף באנרגיה כימית, בעזרת האנרגיה הגלומה במפל ריכוזים של יון שנוצר קודם לכן בהובלה פעילה ראשונית, מבצעות הובלה פעילה שניונית:
מערכת אנטיפורטר מעורבת בהובלה פעילה שניונית של שניים (או יותר) מולקולות שונות או יונים דרך הממברנה הפוספוליפידית כמו הממברנה הציטופלסמטית בכיוונים מנוגדים.
מערכת סימפורטר מעורבת בהובלה פעילה שניונית של שניים (או יותר) מולקולות שונות או יונים דרך הממברנה הפוספוליפידית כמו הממברנה הציטופלסמטית בכיוונים זהים. דוגמה למערכת סימפורטר; משאבת ⁻Na⁺/K⁺/2Cl