膜蛋白的功能是多方面的。膜蛋白在生物体的许多生命活动中起着非常重要的作用，如细胞的增殖和分化、能量转换、信号转导及物质运输等。
膜蛋白可作为“载体”而将物质转运进出细胞。有些膜蛋白是激素或其他化学物质的专一受体，如甲状腺细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素的受体。
膜表面还有各种酶，使专一的化学反应能在膜上进行，如内质网膜上的能催化磷脂的合成等。细胞的识别功能也决定于膜表面的蛋白质。这些蛋白常常是表面抗原。
表面抗原能和特异的抗体结合，如人细胞表面有一种蛋白质抗原HLA，是一种变化极多的二聚体。不同的人有不同的HLA分子，器官移植时，被植入的器官常常被排斥，这就是因为植入细胞的HLA分子不为受体所接受之故。
资料：
研究膜蛋白结构的技术包括 X 射线衍射、核磁共振波谱、电子显微镜、原子力显微镜、红外光谱和圆二色谱等。其中 X 射线衍射和核磁共振波谱技术是对膜蛋白三维结构进行研究的主要方法。尤其利用固体核磁共振技术可在接近膜蛋白的天然环境的磷脂双分子层中研究膜蛋白的三维结构信息和动力学特征。
细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrierprotein）和通道蛋白（channelprotein）。载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter），能够与特定溶质结合。
通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧，载体蛋白有的需要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的则不需要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。通道蛋白与与所转运物质的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定的溶质通过，所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。
1、单纯扩散：
脂溶性物质由膜的高浓度区一侧向膜的低浓度区一侧顺浓度差跨膜的移动过程。顺浓度差，不耗能；无需膜蛋白帮助；最终使转运物质在膜两侧的浓度差消失。
2、易化扩散：
非脂溶性或脂溶性较小的物质在膜蛋白质的帮助下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
载体转运——小分子亲水物质。蛋白质有结构特异性；饱和现象；竞争性抑制。
3、转运功能
通道转运/门控转运特点：相对特异性；饱和性；有开放、失活、关闭不同状态。
主动转运/泵转运：由离子泵和转运体膜蛋白介导的消耗能量、逆浓度梯度或点位梯度的跨膜转运。分为原发性转运和继发性转运。
